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为解决 Xanthomonas campestris pv. campestris（Xcc）引起的十字花科作物黑腐病问题，研究人员开展了对 Bacillus velezensis 21 - 128 抗 Xcc 活性的研究。结果发现该菌株能产生多种抗菌物质，对 Xcc 有显著抑制作用。这为生物防治黑腐病提供了新策略。
在农业生产的大舞台上，十字花科作物（如白菜、西兰花等）遭遇着一场严峻的挑战 —— 黑腐病。这种由 Xanthomonas campestris pv. campestris（Xcc，一种革兰氏阴性菌）引发的病害，就像潜伏在作物中的 “杀手”，严重破坏叶片组织，导致叶片枯萎、坏死，在严重时还会侵入茎部，造成内部黑化、腐烂，让农民们的辛勤劳作付诸东流，极大地影响了作物产量。
为了应对这一难题，传统的防治方法纷纷登场，像作物轮作、使用抗病品种、移除感染植株以及化学防治等。然而，化学防治就像一把双刃剑，在杀死病菌的同时，也给环境和人类健康带来了潜在威胁，而且目前还没有专门针对 Xcc 的注册产品。因此，寻找一种绿色、安全又有效的生物防治方法迫在眉睫。
来自韩国的研究人员勇挑重担，开展了一项极具意义的研究。他们将目光聚焦在从土壤中分离出的微生物上，试图从中找到对抗 Xcc 的 “奇兵”。经过一系列筛选，芽孢杆菌（Bacillus velezensis）21 - 128 菌株脱颖而出，它展现出了强大的抗菌潜力。研究人员对其进行了深入探究，最终发现该菌株不仅能产生多种有益酶（如蛋白酶、淀粉酶和纤维素酶），还能合成具有抗菌活性的表面活性素（surfactins）。在盆栽实验中，芽孢杆菌 21 - 128 菌株显著减轻了白菜的黑腐病症状。这一研究成果发表在《Biological Control》上，为十字花科作物黑腐病的防治开辟了新的道路，有望成为一种极具前景的生物防治策略，守护农业生产的绿色未来。
研究人员在此次研究中主要运用了以下关键技术方法：首先，通过从土壤中分离微生物并进行 16S rRNA 序列分析来鉴定菌株；其次，利用琼脂扩散法、纸片扩散法和最小抑菌浓度（MIC）测定法评估菌株及相关成分的抗菌活性；再者，采用超高效液相色谱 - 四极杆飞行时间质谱（UPLC - Q - TOF - MS）分析、分子网络可视化等技术对菌株代谢产物进行分析和鉴定；最后，借助多种色谱分离方法对表面活性素进行分离纯化。
3. 研究结果
- 3.1 评估菌株 21 - 128 的抗菌和酶活性：在众多分离出的类似芽孢杆菌的菌株中，21 - 128 菌株对 Xcc 菌株 KACC10377 展现出很强的抗菌活性。其乙酸乙酯（EA）组分在不同浓度下对 Xcc 有显著抑制作用，而正丁醇（BuOH）组分则无明显效果。同时，21 - 128 菌株还具有较强的蛋白酶、淀粉酶和纤维素酶活性。
- 3.2 盆栽实验中分离的芽孢杆菌 21 - 128 的防治效果：接种 Xcc 后，白菜叶片出现黄色病斑。而用芽孢杆菌 21 - 128 菌株的粉末制剂处理后，不同稀释度均能减轻病斑症状。16S rRNA 基因序列分析确定该菌株属于芽孢杆菌属，且与芽孢杆菌 CR - 502 关系密切，最终被鉴定为芽孢杆菌 21 - 128。
- 3.3 通过 LC - MS 分析对芽孢杆菌 21 - 128 进行谱图分析：利用 UPLC - Q - TOF - MS 对菌株 21 - 128 的乙酸乙酯提取物分析，鉴定出多种表面活性素，包括 C12、C13、C14、C15 和 C16 表面活性素。UPLC - Q - TOF - MS2 碎片化分析进一步确认了这些表面活性素的结构。分子网络可视化分析表明表面活性素集中在特定组分中。
- 3.4 从菌株 21 - 128 中分离和鉴定表面活性素：通过一系列色谱分离方法，从菌株 21 - 128 中分离出表面活性素，并鉴定出多种异构体。HPLC 分析和单质量数据分析确定了不同组分中表面活性素的种类。
- 3.5 从菌株 21 - 128 中分离的表面活性素的抗菌活性：分离出的 128 - 8 - 3 组分和表面活性素标准品对 Xcc 均有抗菌活性。不同组分的表面活性素抗菌活性存在差异，其中 G2 组分的抗菌活性最高。
4. 研究结论与讨论
芽孢杆菌 21 - 128 对 Xcc 表现出显著的抗菌活性，同时具备淀粉酶、纤维素酶和蛋白酶的酶活性。盆栽实验进一步证实了其在体内对 Xcc 的优异抗菌效果。通过 UPLC - Q - TOF - MS 分析、串联质谱离子碎片化和 GNPS 分子网络技术，鉴定出主要化合物为 Lipopeptide NO 和 C13 - C16 表面活性素，且分离出的表面活性素对 Xcc 具有抗菌活性。
虽然芽孢杆菌属在控制其他植物病害方面已有成效，但在十字花科作物黑腐病防治上的研究还不够深入。此次研究发现芽孢杆菌 21 - 128 在这方面表现出色，为生物防治黑腐病带来了新的希望。表面活性素具有多种生物活性，未来研究可聚焦于其田间应用，探索如何利用纯分离的表面活性素或富含表面活性素的组分控制 Xcc，同时研究大量获取表面活性素的方法，进一步挖掘芽孢杆菌 21 - 128 在农业生产中的潜力，为十字花科作物的健康生长保驾护航。
