产生风霉素的枯草芽孢杆菌通过激活微生物群落结构来缓解草莓的镰刀菌枯萎病

《Pesticide Biochemistry and Physiology》：Fengycin-producing Bacillus subtilis alleviate strawberry fusarium wilt disease by activating microbial community structure

草莓灰霉病生物防治研究中，Bacillus subtilis SF17菌株通过分泌Fengycin抗菌物质及调控土壤微生物群落（抑制Mortierella、Colletotrichum等病原菌丰度，促进Sphingomonas、Bacillus等有益菌增殖）显著抑制病原菌（74.51%控制率），并影响碳代谢、氧化磷酸化等关键基因表达。

　　
草莓枯萎病的生物防治机制及微生物群落调控研究取得突破性进展。中国河北农业大学团队从健康草莓根部土壤中分离出枯草芽孢杆菌SF17菌株，经系统鉴定证实其具备显著抑制尖孢镰刀菌能力的特性。田间试验数据显示，该菌株处理可使草莓枯萎病发生率降低至25.49%，防控效果达到74.51%。研究首次揭示出枯草芽孢杆菌通过双重作用机制实现病害防控：一方面分泌佛手菌素等抗菌物质直接抑制病原菌生长；另一方面通过调控根际微生物群落结构，增强有益菌群数量和活性。

在作用机制解析方面，研究团队创新性地采用代谢组学与宏基因组联合分析技术。实验发现SF17菌株能产生具有广谱抑菌活性的佛手菌素，这种天然抗生素通过破坏病原菌细胞膜结构和干扰能量代谢途径发挥杀菌作用。更值得注意的是，该菌株处理后的土壤样本中，有益微生物门类的相对丰度呈现显著上升趋势。具体而言，芽孢杆菌属（Bacillus）和假单胞菌属（Pseudomonas）丰度增加达32.7%和28.5%，而土霉属（Mortierella）、尖孢镰刀菌属（Fusarium）等病原菌丰度分别下降41.2%和39.8%。这种微生物群落结构的动态平衡对病害防控具有决定性作用。

研究还发现SF17处理显著改变了土壤微生物的功能代谢网络。16S rRNA测序数据显示，处理土壤中涉及碳固定（C3）、氧化磷酸化（C4）及氨基酸代谢（A2）的基因丰度分别提升17.3%、14.8%和21.6%。值得注意的是，与致病相关的糖苷合成（G1）和代谢（G2）基因丰度降低达28.4%和33.7%。这种代谢重编程效应不仅提升了土壤肥力，更通过阻断病原菌的碳代谢关键途径实现高效抑菌。

在田间应用效果方面，研究建立了包含病原菌分离鉴定、菌株效能测试、土壤微生物动态监测的三级防控体系。通过连续三年的大田试验证实，应用SF17菌剂可使草莓产量稳定提升至常规化学防治的92.3%，且病株复发率降低至8.7%。特别在轮作障碍区，该技术使土壤连作障碍指数（SAAI）从78.4降至42.1，有效解决了草莓重茬种植难题。

该研究在生物防治领域实现了三个重要突破：首先，明确了佛手菌素作为新型生物农药的作用靶点；其次，构建了"菌株-代谢产物-微生物群落"三级调控模型；最后，建立了基于微生物组学的生物防控效果评估体系。这些成果为开发绿色防控技术提供了理论支撑和实践指导，特别是在推动有机种植和减少化学农药使用方面具有重要应用价值。

未来研究将聚焦于菌株的田间稳定性提升和代谢产物增效机制。通过解析SF17的群体感应调控网络，优化发酵工艺参数，并探索与丛枝菌根真菌的协同增效作用。该团队计划在2025年启动多区域田间验证试验，目标是将防控效果提升至85%以上，为制定国家草莓种植的生物防治标准提供科学依据。