**Bacillus velezensis 8–2浸没培养中氧缺陷素产生的前体物质喂养策略及其对软腐病的生物控制潜力**

《Pesticide Biochemistry and Physiology》：Precursor feeding strategy of oxydifficidin production in submerged culture of Bacillus velezensis 8–2 and its biological control potential against soft rot disease

软腐病生物防治关键：通过补充乙酸盐和柠檬酸盐优化Bacillus velezensis 8–2产 oxydifficidin，显著提升其抑菌活性和产量。

　　软腐病是由胡萝卜软腐欧文氏菌（*Pectobacterium carotovorum* subsp. *carotovorum*，简称Pcc）引起的一种极具破坏性的植物病害，对韩国泡菜大白菜的生产造成显著影响。这种病原菌可以感染多种经济价值较高的蔬菜作物，其中Pcc因其广泛的宿主范围，被认为是导致泡菜大白菜产量和市场价值下降的主要因素之一。由于其对植物细胞壁的破坏能力以及诱导细胞死亡的特性，软腐病在种植、储存和运输过程中都可能发生，尤其在温暖潮湿的环境下，其传播速度更快。因此，开发有效的防控策略对于减少经济损失具有重要意义。

在众多潜在的生物防治手段中，*Bacillus*属细菌因其强大的抗菌活性而受到关注。这类细菌能够产生多种次级代谢产物，其中聚酮类化合物（Polyketides, PKs）因其广泛的抗菌作用，成为生物防治研究中的重点对象。聚酮类化合物的合成通常依赖于乙酰辅酶A（acetyl-CoA）和丙二酰辅酶A（malonyl-CoA）这两种关键的前体物质。然而，这些前体物质在细胞内的供应有限，成为限制聚酮类化合物产量的重要因素。因此，如何有效提高这些前体物质的浓度，进而提升聚酮类化合物的生物合成效率，成为当前研究的关键。

本研究以* Bacillus velezensis* 8–2菌株为对象，探讨通过外源性前体物质补充的方法来增强其产生的聚酮类化合物——氧难菌素（oxydifficidin）的产量。氧难菌素相较于其他聚酮类化合物，如难菌素（difficidin），对多种革兰氏阴性植物病原菌表现出更强的拮抗活性。其作用机制主要通过干扰病原菌的蛋白质合成和细胞壁构建，同时抑制其毒力相关基因的表达，从而有效抑制病原菌的生长和致病能力。因此，氧难菌素被认为是具有广阔应用前景的环保型生物防治剂。

然而，当前基于聚酮类化合物的生物防治产品在工业化生产过程中面临诸多挑战。一方面，聚酮类化合物的结构复杂性使得其化学合成成本高昂，难以实现大规模生产；另一方面，传统的生物合成增强策略多依赖于基因改造和代谢工程，这些方法往往需要复杂的实验设计和大量的遗传操作，不仅耗时费力，而且在实际应用中难以实现高效、低成本的生产。因此，寻找一种更加简便且有效的手段来提升聚酮类化合物的产量，成为科研人员关注的焦点。

针对这一问题，本研究提出了一种通过补充前体物质来提高氧难菌素产量的新策略。通过优化补充的前体物质种类、浓度和时间，研究团队发现，当在培养基中添加适量的乙酸盐（41.1 mM）和柠檬酸盐（17.1 mM）时，能够显著提升* Bacillus velezensis* 8–2菌株中与丙酮酸代谢、三羧酸循环（TCA cycle）以及聚酮类化合物生物合成相关的基因表达水平。这种代谢途径的重新配置不仅提高了氧难菌素的产量，还显著提升了其生物防治效果。实验结果显示，氧难菌素的浓度和产率分别提高了132.5%和159.6%，表明这种前体补充策略在增强生物防治剂活性方面具有显著成效。

这一发现为未来开发高效、可持续的生物防治产品提供了新的思路。通过外源性前体物质的添加，可以在不改变菌株基因组的情况下，有效提升目标化合物的产量，从而降低生产成本并提高应用可行性。此外，该方法的简便性和可操作性使其在实际生产中具有更高的适应性。与传统的基因改造方法相比，前体补充策略避免了复杂的遗传操作，减少了对实验条件的依赖，同时也降低了潜在的生物安全风险。

在实际应用中，这种前体补充方法不仅可以用于提升* Bacillus velezensis* 8–2菌株的氧难菌素产量，还可能适用于其他具有类似代谢途径的* Bacillus*菌株，从而拓展其在农业生物防治领域的应用范围。此外，研究团队还通过响应面法（Response Surface Methodology, RSM）对乙酸盐和柠檬酸盐的最佳添加比例进行了系统分析，为后续的规模化生产提供了科学依据。

值得注意的是，尽管前体补充策略在提升产量方面表现出色，但其应用仍需谨慎考虑。过量的前体物质补充可能会引发细胞内的反馈抑制机制，从而降低目标化合物的合成效率，甚至对菌株自身造成毒性影响。因此，确定最佳的前体物质浓度和添加时机，是实现该策略成功应用的关键。研究团队通过实验验证了不同浓度和添加时间对氧难菌素产量的影响，为后续的优化提供了重要参考。

从生态和经济角度来看，氧难菌素作为一种天然产物，具有较高的环境友好性和安全性。相较于化学合成的杀菌剂，其生物来源的特性使其在农业应用中更加符合可持续发展的要求。同时，其对多种病原菌的广谱抗菌活性，也使其在应对复杂病害生态系统时展现出更大的潜力。因此，提升氧难菌素的产量不仅有助于提高其在生物防治中的应用效果，还可能为农业化学防治提供替代方案，减少对化学农药的依赖。

此外，本研究还强调了代谢工程在微生物次级代谢产物生产中的重要性。通过调整代谢通路，提高关键前体物质的供应，可以显著增强目标化合物的生物合成能力。这种方法为未来微生物代谢产物的高效生产提供了一种新的路径，尤其是在应对农业病害、提升作物抗性等方面具有广泛的应用前景。同时，这也为微生物资源的开发和利用提供了新的视角，推动了生物技术在农业领域的深入发展。

研究团队在实验设计中采用了多种方法，包括对培养基的优化、对代谢通路的调控以及对生物防治效果的评估。这些方法不仅提高了实验的科学性和可重复性，还为后续的深入研究奠定了基础。通过分析不同条件下的基因表达水平和代谢产物产量，研究团队能够更全面地理解前体物质对聚酮类化合物合成的影响机制，从而为未来的生物防治策略提供理论支持和技术指导。

在实际应用中，该研究提出的前体补充策略可以作为一项关键技术，用于提高生物防治剂的生产效率和应用效果。例如，在农业中，可以将这种策略应用于泡菜大白菜的种植过程中，通过在种植环境或土壤中添加特定的前体物质，以增强菌株的抗菌能力，从而有效控制软腐病的发生和传播。这种方法不仅能够减少化学农药的使用，还能降低生产成本，提高农业生产的可持续性。

从长远来看，该研究为微生物代谢产物的工业化生产提供了新的思路。通过优化前体物质的供应，可以显著提升目标化合物的产量，从而满足大规模农业应用的需求。同时，这种策略还可以推广到其他具有类似代谢途径的微生物中，为更多次级代谢产物的开发和应用提供参考。这不仅有助于推动农业生物防治技术的发展，还可能为制药、食品工业等领域带来新的机遇。

综上所述，本研究通过补充乙酸盐和柠檬酸盐，成功提升了* Bacillus velezensis* 8–2菌株中氧难菌素的产量，验证了前体物质在增强次级代谢产物合成中的重要作用。这一发现不仅为软腐病的生物防治提供了新的解决方案，也为微生物代谢产物的高效生产开辟了新的研究方向。未来的研究可以进一步探索不同前体物质的组合效应，以及其在其他微生物中的应用潜力，从而推动生物防治技术的全面升级和广泛应用。