内生菌Bacillus velezensis在减少由Rhizopus microsporus引起的采后番茄感染方面的生物防治潜力

《Microbiology Spectrum》：The biocontrol potential of endophyte Bacillus velezensis to reduce post-harvest tomato infection caused by Rhizopus microsporus

番茄后收获真菌病害的生物控制潜力研究：以Bacillus velezensis KV10和KV15抑制Rhizopus microsporus为例。通过体外共培养和挥发性有机物（VOCs）分析，发现KV15产生的VOCs（如2-乙基已醇、1-十二烷醇）对R. microsporus有显著抑菌作用，且其抑菌率高于KV10。体内试验显示，两种菌株通过表面接触可延缓番茄腐败，但受菌株特异性影响，抑菌效果差异较大，且统计显著性不足。研究证实B. velezensis通过直接拮抗和VOCs干扰真菌细胞膜通透性，但需进一步优化应用浓度与时机。

　　农业中的后收获病害是影响农作物经济价值的重要因素之一。其中，一种名为Rhizopus microsporus的丝状真菌，因其对番茄等农产品造成严重腐烂，已引起广泛关注。这种真菌在自然环境中广泛存在，尤其在土壤和腐烂有机物中，它对植物和人类都有潜在危害。为应对这一问题，科学家们正在探索使用生物控制剂替代传统的化学杀菌剂。本文研究了两种先前鉴定的内生菌Bacillus velezensis菌株（KV10和KV15）作为生物控制剂的潜力，探讨它们对Rhizopus microsporus的抑制作用，以及它们在番茄果实上的实际应用效果。

### 研究背景与意义

后收获病害每年造成约20%至25%的水果和蔬菜损失，其中Rhizopus microsporus是造成这些损失的重要原因之一。该真菌在农业中被视为一种机会性病原体，它能够导致水稻幼苗枯萎和向日葵头腐病等植物疾病。此外，Rhizopus microsporus还被发现高度丰富于后收获腐烂的番茄中。由于其高乙烯产量，番茄的后收获货架期较短，这使得其更容易受到真菌感染。目前，化学杀菌剂是控制这类病害的主要手段，但它们可能对环境和人类健康产生负面影响，如土壤退化和残留物危害。因此，寻找更环保、更安全的替代方法显得尤为重要。

### 研究目标与方法

本研究旨在评估Bacillus velezensis菌株在番茄后收获阶段对Rhizopus microsporus的生物控制能力。通过体外和体内实验，分析这两种菌株对三种Rhizopus microsporus菌株（W2-50、W2-51和W2-58）的拮抗作用。体外实验主要评估共培养和菌株间的抑制效果，而体内实验则通过番茄果实接种Rhizopus microsporus并随后施用Bacillus velezensis，以观察其生物控制效果。

研究方法包括：

1. **菌株的分离与鉴定**：从南非沙漠土壤中分离出三种Rhizopus microsporus菌株，并通过分子手段鉴定其可能携带的内生细菌。
2. **Bacillus velezensis的分离与鉴定**：从Elytropappus rhinocerotis叶片中分离出Bacillus velezensis菌株，并通过基因组特性确认其作为生物控制剂的潜力。
3. **体外拮抗实验**：通过共培养实验和VOCs（挥发性有机化合物）分析，评估Bacillus velezensis对Rhizopus microsporus的抑制效果。
4. **体内实验**：通过两种不同的接种方式（穿刺接种和外果皮接种），在番茄果实上测试Bacillus velezensis的生物控制能力。

### 实验结果

在体外实验中，Bacillus velezensis KV10和KV15对Rhizopus microsporus菌株表现出不同的抑制效果。KV10对W2-51和W2-58菌株的抑制效果更为显著，而KV15在初期反而促进某些菌株的生长，但随后抑制效果逐渐显现。通过分析两种菌株产生的VOCs，发现KV15比KV10产生更多的挥发性有机化合物，其中一些化合物具有抗真菌特性。这些VOCs可能通过破坏真菌细胞膜，影响其生长。

在体内实验中，两种Bacillus velezensis菌株对番茄果实的生物控制效果显示了一定的变异性。穿刺接种实验中，KV10和KV15在不同菌株接种时的抑制效果不一，但总体上没有显著的统计差异。外果皮接种实验中，虽然菌株存在，但真菌的生长主要发生在番茄的茎痕处，这表明生物控制剂可能未能完全覆盖果实的复杂结构。这些结果表明，Bacillus velezensis在体内环境中对Rhizopus microsporus的抑制效果具有一定的局限性。

### 讨论与未来方向

研究结果支持Bacillus velezensis作为Rhizopus microsporus后收获感染的生物控制剂的潜力。然而，其生物控制效果表现出明显的菌株特异性，这意味着需要进一步研究以确定哪些菌株最有效。此外，研究还发现，Bacillus velezensis产生的VOCs可能在体外对真菌有抑制作用，但在体内实验中并未显示出显著的抑制效果，这可能与番茄果实的复杂结构和营养状况有关。

进一步的分析表明，Bacillus velezensis的生物控制机制可能涉及多种途径，包括竞争营养、改变宿主植物的生理状态，以及通过分泌抗菌化合物直接抑制病原菌。然而，这些机制的具体作用仍需深入研究。同时，研究也指出，Rhizopus microsporus可能携带内生细菌，这些细菌可能对其致病性有重要影响。因此，未来的实验应考虑这些内生细菌在生物控制过程中的角色。

研究还强调，番茄果实的成熟阶段对真菌感染的易感性有重要影响。成熟的番茄含有更多的营养物质，这可能促进Rhizopus microsporus的生长。因此，生物控制剂的使用时机可能对控制效果有重要影响。此外，研究建议在未来实验中增加样本数量，以减少由于样本量较小而产生的统计偏差。

### 结论

本研究展示了Bacillus velezensis作为生物控制剂在控制Rhizopus microsporus后收获感染方面的潜力。然而，其效果具有明显的菌株特异性，这意味着需要进一步筛选和优化菌株以提高其生物控制效率。未来的研究应集中在Bacillus velezensis的基因组特性，以识别其产生抗真菌化合物的关键基因，并探索其对内生细菌的抑制作用。此外，还需要优化生物控制剂的应用方法，如接种时间和部位，以提高其在实际农业中的有效性。通过这些努力，可以开发出更可持续、更环保的后收获病害控制策略，减少对化学杀菌剂的依赖，保护农业生态系统的健康。