Bacillus velezensis csuftb-96是一种高效且有前景的生物控制剂，可用于防治由Diplodia sapinea引起的Diplodia枝枯病

《Pesticide Biochemistry and Physiology》：Bacillus velezensis csuftb-96, an efficient and promising biocontrol agent for managing Diplodia shoot blight caused by Diplodia sapinea

松树枯梢病是由Diplodia sapinea引起的严重病害，本研究从湖南 Zimbabwe土壤中分离获得生防菌株Bacillus velezensis csuftb-96。平板对峙试验显示该菌株对D. sapinea抑菌圈达14.2±0.8mm，盆栽试验证实其能有效控制病情，抑菌率高达89.3%。转录组分析表明菌株通过诱导宿主程序性细胞死亡和抑制病原菌DNA复制、细胞分裂等代谢通路发挥抗菌作用。代谢组学检测发现菌株分泌的有机酸、抗生素及多肽类物质对病原菌菌丝具有皱缩和破裂效应。分子生物学证实该菌株可在松树根际成功定殖，并显著提升宿主过氧化物酶和苯丙氨酸解氨酶活性，诱导系统性抗性（ISR）。本研究为开发新型生物农药提供了理论依据和实践指导。

　　

罗航|李双|陈平安|周国英|刘俊昂

中国湖南省中南林业科技大学森林病虫害控制重点实验室，长沙410004

摘要

由Diplodia sapinea引起的Diplodia梢枯病严重威胁着松树的健康，因此其防治工作迫在眉睫。植物生长促进根际细菌（PGPR）作为一种潜在且高效的生物农药，能够控制多种植物疾病。在本研究中，从松树的根际土壤中分离出一种PGPR菌株Bacillus velezensis csuftb-96。平板对抗实验表明，csuftb-96能够显著抑制D. sapinea的生长。盆栽实验证实，csuftb-96对Diplodia梢枯病具有良好的控制效果。csuftb-96的活性代谢物包括有机酸、抗生素和多肽，以及多种水解酶，这些物质表现出显著的拮抗活性，能够使D. sapinea的菌丝萎缩和破裂。应用csuftb-96显著增强了Pinus massoniana的诱导系统抗性（ISR），并提高了相关防御酶的活性。通过测量P. massoniana中菌株的生物量，确定csuftb-96能够成功定殖。此外，csuftb-96还具有多种促进松树生长的功能。转录组分析显示，该菌株能够下调DNA复制、细胞分裂和碳水化合物代谢过程，同时上调程序性细胞死亡相关基因的表达，从而抑制D. sapinea的生长。总之，发现了一种既能直接杀死D. sapinea又能诱导P. massoniana产生ISR的生物防治菌株，从而有效控制Diplodia梢枯病。本研究表明B. velezensis csuftb-96作为生物防治剂具有巨大潜力，为植物疾病的绿色防控提供了理论依据。

引言

Diplodia梢枯病是一种以寄主为主的疾病，其特点是发病隐蔽且具有突发性（Blumenstein等，2021）。由Diplodia sapinea引起的Diplodia梢枯病在许多国家和地区都有发生，是一种影响全球松林的新出现的疾病（McKee等，2024；Xie等，2024）。D. sapinea是一种破坏性强的植物病原真菌，可危害近60种针叶树，包括Pinus、Cunninghamia和Abies属的树木（Blumenstein等，2022）。D. sapinea可以在健康的松树中潜伏（Ren等，2024；Terhonen等，2021），并在松树受到干旱（Brodde等，2023）、冰雹（Caballol等，2022a，2022b）或其他削弱其抗性的不利条件影响时趁机感染，导致溃疡斑点（Sun等，2024）、针叶和嫩枝死亡，在严重情况下甚至导致整株植物死亡（Hu等，2023）。在感染过程中，D. sapinea通过分生孢子器进行繁殖（Caballol等，2022a，2022b），引发大规模的森林疾病甚至树木死亡，造成严重的生态破坏和经济损失（Wingfield等，2024）。近年来，关于D. sapinea引起的植物疾病的报道越来越多（Litovka等，2024；Terhonen等，2024）。因此，Diplodia梢枯病的防治刻不容缓且意义重大。从生态环境保护和可持续发展的角度来看，生物防治是控制Diplodia梢枯病最有前景的技术之一（Iturritxa等，2023）。

植物生长促进根际细菌（PGPR）在植物生长和健康维护中起着关键作用，是现代农业和生态学研究的重要领域（Argentel-Martínez等，2025）。PGPR种类繁多，包括Bacillus和Pseudomonas等属（Bisht等，2025）。它们的作用机制多样且复杂。在促进植物生长方面，它们可以分泌植物激素来促进植物生长（Qin等，2024）；一些PGPR还具有固氮能力和分解土壤中难溶性养分（如磷和钾）的能力，提高植物对养分的吸收效率（Hernández-Amador等，2024；Nithyapriya等，2024）。在生物防治方面，PGPR可以产生抗生素、抗菌蛋白和铁载体等物质来抑制病原菌的生长（Kim等，2024），并诱导植物产生系统抗性（ISR），激活植物的自身防御机制并增强其抗病性（Kisiel等，2024；Yang等，2024）。此外，PGPR通过分泌胞外多糖改善根际土壤结构（Paul等，2024），增加土壤的通气性和团聚性，优化植物根系的生长环境（Bai等，2024；Baloch等，2024）。在实际应用中，作为生物肥料和生物防治剂，PGPR显著提高了蔬菜和粮食作物的产量和品质，减少了化学肥料和农药的使用量，减轻了环境污染（Luo等，2025）。

本研究从湖南省株洲市分离出一种PGPR菌株Bacillus velezensis csuftb-96，并对其在体外对D. sapinea的拮抗作用以及防治Diplodia梢枯病的效果进行了测试。通过分析具有抗真菌活性的代谢物、胞外水解酶的产生和转录组学，阐明了其对D. sapinea>的拮抗机制。通过qPCR定量测定csuftb-96在松树中的定殖动态，并通过检测相关酶的活性来探索其促进ISR的能力。此外，还测试了其促进植物生长的能力，并通过吲哚乙酸（IAA）测定等生化实验解释了其促进植物生长的潜在机制。本研究首次将PGPR应用于Diplodia梢枯病的防治，明确了B. velezensis对D. sapinea的生物防治机制，扩展了D. sapinea的生物防治资源，为提高接种用生物防治菌株的效率和可靠性提供了理论依据。

植物材料、菌株和培养基

选择Pinus massoniana作为植物样本，以研究生物防治细菌的生物防治和生长促进效果。菌株D. sapinea csuftss-2是从湖南省株洲市云阳山Pinus elliottii纯林中收集的病态松针中分离得到的（坐标：26°50′3″N, 113°21′27″E）。所有菌株均来自湖南省森林病虫害控制重点实验室（长沙）。使用的培养基和试剂如下：

具有拮抗作用的细菌分离

从根际土壤样本中共分离并纯化了192株细菌。使用Diplodia梢枯病的病原菌D. sapinea csuftss-2作为指示菌株，通过平板对抗法初步筛选出61株具有拮抗作用的细菌。由于D. sapinea的菌丝生长速度较快，在再次筛选时提前接种了这些拮抗细菌。

讨论

目前，Diplodia梢枯病的防治主要依赖化学农药（Smith和Stanosz，2018；Zhang等，2021）。只有少数微生物被报道能够有效控制Diplodia梢枯病（Gutiérrez-Flores等，2023；Iturritxa等，2023）。B. velezensis》作为一种高效的生物防治剂，可以预防和控制多种疾病。例如，据报道B. velezensis ARF4能够控制...

CRediT作者贡献声明

罗航：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，方法学研究，数据分析。李双：方法学研究。陈平安：方法学研究。周国英：项目管理，概念设计。刘俊昂：项目管理，概念设计。