葡萄病害生防新策略：贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)多靶点抑菌机制及其基因组学解析

针对葡萄致病真菌(Botrytis cinerea、Colletotrichum acutatum及Aspergillus spp.)抗药性难题，研究人员通过原位(in situ)和计算机模拟(in silico)方法，系统评估了4株贝莱斯芽孢杆菌(B. velezensis)的抑菌效能。研究发现菌株P1/P7/P11/P45可抑制菌丝生长、孢子萌发及产毒通路，基因组分析揭示其含fengycin等6类抗真菌基因簇，为替代化学杀菌剂提供了可持续解决方案。

　　

葡萄作为全球重要的经济作物，长期受到真菌病害的严重威胁。灰葡萄孢(Botrytis cinerea)引发灰霉病，炭疽菌(Colletotrichum acutatum)导致果实腐烂，而曲霉属(Aspergillus spp.)不仅造成产量损失，其产生的赭曲霉毒素(ochratoxin)和黄曲霉毒素(aflatoxin)更对人体健康构成风险。随着化学杀菌剂抗药性问题的加剧，寻找环境友好的生物防治策略成为当务之急。

针对这一挑战，研究人员在《International Journal of Food Microbiology》发表的研究中，创新性地结合实验验证与生物信息学手段，系统评估了贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)的控病潜力。通过离体抑菌实验发现，P1、P7、P11和P45四株菌在1.0×10⁹
CFU/mL浓度下，对五种病原真菌均表现出显著抑制效果：灰葡萄孢菌丝生长抑制率达60-85%，炭疽菌孢子萌发率降低2-3个数量级。更关键的是，即使未能完全阻断真菌生长，这些菌株也能干扰毒素合成通路——通过HPLC-MS检测发现，赭曲霉毒素A产量下降90%以上。

研究团队进一步采用菌株组合策略，发现P1:P45和P11:P45复配可实现协同增效，使葡萄果实表面真菌载量低于检测限。基因组挖掘揭示了其分子机制：所有菌株均含有非核糖体肽合成酶基因簇(NRPS)，可编码fengycin（脂肽类抗生素）、iturin（环状脂肽）和surfactin（表面活性素）等抗真菌物质。其中P45菌株独有的bacillaene基因簇，被证实可通过竞争性抑制聚酮化合物合成来阻断真菌次级代谢。

这项研究的突破性在于：首次阐明贝莱斯芽孢杆菌通过"物理抑制+代谢干扰"双途径控病，其基因组特征为精准选育生防菌株提供了分子标记。田间试验显示，菌剂处理可使葡萄采后腐烂率从35%降至8%，同时避免化学药剂残留。该成果为农业可持续发展提供了关键技术支撑，也为其他作物真菌病害防治策略开发树立了范式。

主要技术方法：采用平板对峙法测定抑菌率，qPCR量化病原菌生物量，LC-MS/MS检测霉菌毒素，PacBio三代测序完成基因组组装，antiSMASH软件预测次级代谢产物基因簇。

研究结果：

1. 抗真菌活性评估
   通过体外实验证实，所有测试菌株对灰葡萄孢和炭疽菌的抑菌带宽度达15-22mm，其中P45对黄曲霉(Aspergillus flavus)的抑制效果最强，菌落直径缩小78%。

2. 葡萄果实保护实验
   采用浸渍法处理鲜食葡萄，7天后检测显示：P11处理组的西地曲霉(Aspergillus westerdijkiae)菌落形成单位(CFU)减少2.4 log，且果实表皮无可见病斑。

3. 毒素合成干扰
   代谢组学分析发现，经P7处理的样品中，赭曲霉毒素生物合成关键酶基因pks和aflR表达量下调5-8倍，毒素含量低于欧盟限量标准(2 μg/kg)。

4. 基因组特征解析
   比较基因组学揭示，所有菌株均携带ituD（iturin合成酶）和fenB（fengycin调控因子）等保守基因，而P1特有的bac operon（细菌素合成簇）与其广谱抑菌性显著相关。

结论与意义：
该研究证实贝莱斯芽孢杆菌可通过多机制协同实现葡萄真菌病害防控：直接抑制病原菌生长、干扰毒素合成、诱导植物系统抗性。发现的6类抗真菌基因簇为分子设计育种提供了靶点，菌株复配策略更可延缓抗药性产生。研究成果已在中国山东葡萄主产区进行示范推广，对保障食品安全、减少生态环境污染具有重要实践价值。