解水稻白叶枯病新策略：贝莱斯芽孢杆菌AX22的多维评价与抑菌机制

为解决水稻白叶枯病(Xoo)防治中化学农药抗性及单一评价体系的局限性，上海师范大学研究人员通过多维筛选框架，从水稻根际土壤中分离出贝莱斯芽孢杆菌AX22。研究发现，AX22通过产生抗菌物质difficidin破坏Xoo细胞膜，同时分泌EPS、铁载体等间接促进水稻生长，田间防效达63.53%。该研究为可持续农业病害防控提供了新思路。

　　

水稻白叶枯病(Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo)是全球水稻生产的重大威胁，可导致高达50%的产量损失。传统化学防治面临抗药性加剧和环境污染的困境，而现有生物防治菌株筛选多依赖单一抗菌指标，忽视生态适应性与植物互作等关键特性。在这一背景下，上海师范大学的研究团队创新性地建立了整合直接抑菌与间接促生特性的六维评价体系，从病田根际土壤中筛选出高效菌株AX22，相关成果发表在《Biological Control》上。

研究采用牛津杯法测定抑菌活性，通过酚硫酸法和CAS平板分别量化胞外多糖(EPS)和铁载体；结合全基因组测序(ONT平台)和antiSMASH分析次级代谢基因簇；利用扫描电镜(SEM)观察Xoo细胞形态变化；通过构建difficidin合成基因(difF/difG/difJ)敲除突变体验证功能。田间试验设置预防性(AX22-Pre)和治疗性(AX22-Tre)处理，测定病害指数(DI)及防御酶活性。

3.1 多维评价揭示AX22综合优势
通过六项指标(发酵液抑菌FB-anti、上清液抑菌CFS-anti、EPS、铁载体SID、IAA、ACC脱氨酶ACCD)评分，AX22以31/36分脱颖而出。盆栽试验显示，AX22-Pre处理使DI降低63.53%，同时显著提升水稻过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)等防御酶活性。

3.2 基因组解析抗菌物质基础
全基因组分析(3.93 Mb，GC含量46.5%)将AX22归类为贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)，携带12个次级代谢基因簇，包括difficidin、表面活性素等。比较基因组显示difficidin合成簇与模式菌株FZB42完全保守，基因敲除实验证实ΔdifF/G/J突变体抑菌活性显著下降。

3.3 difficidin介导的抗菌机制
0.14% AX22上清液或50 μg/mL纯化difficidin均导致Xoo细胞膜皱缩破裂，核酸(OD₂₆₀
)和蛋白(OD₂₈₀
)泄漏量增加2-3倍。二者还抑制Xoo生物膜形成(降低68%)、EPS产量(减少54%)及纤维素酶活性，证实其通过破坏病原体结构与毒力双重途径发挥作用。

讨论部分指出，AX22的创新性在于：首次建立包含生态竞争(如EPS定殖)与植物调控(IAA/ACC协同)的多维评价框架；通过基因组-表型关联分析锁定difficidin为关键抗菌物质；证实其兼具直接杀菌(破坏Xoo膜完整性)与间接抑病(抑制毒力因子)的双重机制。相较于传统单靶点筛选，该研究为开发生物农药提供了更接近田间实际的评价标准。值得注意的是，AX22在pH 3.65-9.65和60°C下保持稳定，具备产业化潜力，未来需开展基于工农业副产物的低成本发酵工艺优化。

这项研究不仅为水稻白叶枯病防治提供了新型候选菌株，其"多维评价-机制解析-应用验证"的研究范式，也为其他作物病害的生物防治剂开发提供了方法论参考。