贝莱斯芽孢杆菌ZGE166拮抗藏红花球茎腐烂病原真菌的机制解析及全基因组功能挖掘

为解决藏红花(Crocus sativus L.)球茎腐烂病导致的产量损失问题，上海中医药大学团队从根际土壤中筛选出贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)ZGE166，通过体外拮抗实验、全基因组测序及功能注释分析，证实其通过产生macrolactin H、fengycin等次级代谢产物对病原真菌(Fusarium oxysporum等)抑制率达82.9%，兼具固氮、产ACC脱氨酶等促生长特性，为开发生物制剂奠定基础。

　　

藏红花作为价比黄金的珍贵药用植物，其球茎腐烂病却让种植者头疼不已。这种由镰刀菌(Fusarium oxysporum)和青霉菌(Penicillium spp.)等病原真菌引发的土传病害，可导致产量断崖式下跌。传统化学农药虽能短期见效，却会引发病原菌抗药性和土壤微生态失衡。在此背景下，上海中医药大学的研究团队将目光投向了自然界中的"微型战士"——根际益生菌，最终在《Microbial Ecology》发表的研究中揭示了贝莱斯芽孢杆菌ZGE166的多重防护机制。

研究团队采用高通量筛选技术从上海崇明藏红花根际土壤分离165株细菌，通过平板对峙实验筛选出抑菌效果最佳的ZGE166菌株。结合扫描电镜观察形态特征、生理生化检测及16S rRNA测序鉴定菌种，运用PacBio Sequel IIe和Illumina双平台测序完成全基因组解析，并通过CAS培养基、NBRI磷酸盐培养基等系统评估其促生长特性。

筛选与鉴定
ZGE166对四种主要病原真菌的抑制率显著（F. oxysporum达82.9%±0.6%），其挥发性气体对P. citreosulfuratum抑制率达79.7%±1.4%。电镜显示该菌为革兰氏阳性杆状菌，生理生化检测显示其具脲酶活性且能液化明胶，通过16S rRNA系统发育树确认为贝莱斯芽孢杆菌。

功能特性
虽然未检测到蛋白酶等水解酶活性，但该菌表现出ACC脱氨酶、IAA（吲哚乙酸）和氨气生产能力。全基因组分析揭示其染色体为3.9 Mb环形结构，GC含量46.64%，含12个次级代谢产物基因簇，包括100%相似度的bacillaene（干扰病原菌膜完整性）和difficidin（破坏细胞壁）合成基因簇。

基因组特征
COG功能注释显示8.17%基因涉及次级代谢产物合成（Q类），KEGG注释发现生物膜形成(ko02025)和群体感应(ko02024)相关基因。CAZy数据库检出130个碳水化合物活性酶基因，其中糖苷水解酶(GH)占42个，暗示其降解植物细胞壁能力。

这项研究首次系统解析了ZGE166菌株"双管齐下"的作用机制：既通过非核糖体肽合成酶(NRPS)产生抗菌物质直接杀灭病原菌，又借助ACC脱氨酶等促植物生长。特别值得注意的是，尽管基因组预测含bacillibactin铁载体合成基因，但实际检测为阴性，研究者推测可能因dhbABCDE基因缺失导致合成中断。该成果为开发兼具生防和促生功能的微生物制剂提供了理论支撑，对推动藏红花绿色种植具有重要实践意义。