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为解决短芽孢杆菌 X23 野生菌株伊短菌素（edeine）产量低、生防效力不足的问题，研究人员通过敲除全局负调控因子 AbrB 并替换伊短菌素生物合成基因簇（ede BGC）启动子为强启动子 Pmwp，构建工程菌株。结果显示产量提升 10.1 倍，防治效果显著，为病害生物防治提供新资源。
在农业生产的广袤领域中，植物病害如同暗藏的杀手，时刻威胁着作物的健康与产量。短芽孢杆菌（Brevibacillus brevis）X23 作为一株具有潜力的生防菌株，其分泌的伊短菌素（edeine）是一种非核糖体抗生素，对植物病原菌有着广谱的抗菌活性，然而野生型菌株中伊短菌素产量极低，仅有 9.6 mg/L，这极大地限制了其在农业应用中的潜力。如何突破产量瓶颈，提升其对作物病害的防治效果，成为摆在科研人员面前的重要课题。
为了攻克这一难题，湖南农业大学、湖南省农业科学院微生物研究所等国内研究机构的研究人员开展了深入研究。他们希望通过基因工程手段，对短芽孢杆菌 X23 进行改造，以提高伊短菌素的产量，并增强其对作物病原菌的控制效力。经过一系列研究，研究人员成功构建了高产伊短菌素的工程菌株，显著提升了其生防能力，相关研究成果发表在《Chemical and Biological Technologies in Agriculture》。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：利用 Red/ET 同源重组技术和 Cre/LoxP 位点特异性重组系统，敲除全局负调控因子 AbrB 基因，并将伊短菌素生物合成基因簇（ede BGC）的天然启动子替换为强启动子 Pmwp；运用实时定量 PCR（RT-qPCR）检测基因转录水平；通过高效液相色谱 - 质谱联用技术（HPLC-MS）对伊短菌素进行定量分析；开展盆栽实验和平板对峙实验，评估工程菌株对病原菌的防治效果。
工程菌株的构建与验证
通过基因编辑技术，研究人员成功构建了工程菌株 X23 (ΔabrB)::Pmwp。RT-qPCR 结果显示，该菌株中 ede BGC 的转录水平较野生型菌株显著提高。HPLC-MS 分析表明，伊短菌素的峰面积增加了 10.1 倍，最终产量达到 97.3 mg/L，相较于野生型菌株实现了大幅提升。这表明敲除 AbrB 和替换启动子的策略显著促进了伊短菌素的生物合成。
对烟草青枯病的防治效果
在针对烟草青枯病（病原菌为 Ralstonia solanacearum）的盆栽实验中，工程菌株 X23 (ΔabrB)::Pmwp表现出优异的防治效果，防治效力达到 82.9%，相比野生型菌株的 62.5% 提升了 32.6%。这一结果表明，工程菌株能够有效抑制烟草青枯病的发生与发展，为烟草生产中该病害的防治提供了新的有力手段。
对棉花病原菌的抑制能力
平板对峙实验显示，工程菌株对棉花黄萎病菌（Verticillium dahliae Kleb）、棉花立枯病菌（Rhizoctonia solani）和棉花枯萎病菌（Fusarium oxysporum）的抑制能力显著增强，抑制率在 20.5%-60.9% 之间。这说明工程菌株的抗菌谱得到了扩展，不仅能够有效防治细菌病害，对多种真菌病害也具有良好的抑制作用，在棉花等作物的病害防治中具有广阔的应用前景。
研究结论与意义
本研究通过基因工程手段，成功构建了伊短菌素高产工程菌株 X23 (ΔabrB)::Pmwp。该菌株不仅实现了伊短菌素产量的大幅提升，还显著增强了对多种作物病原菌的防治效力。研究结果表明，敲除全局负调控因子 AbrB 和替换强启动子 Pmwp的策略是提高非核糖体抗生素产量的有效途径，为微生物源农药的开发提供了新的思路和技术支持。
这项研究成果为植物病害的生物防治开辟了新的方向，有望减少化学农药的使用，推动农业的可持续绿色发展。同时，研究中所采用的基因编辑技术和代谢工程策略，为其他天然产物的合成优化提供了重要的参考范例，在生命科学和健康医学领域具有重要的理论和实践意义。
