解构贝莱斯芽孢杆菌B13代谢组学：揭示其拮抗潜力在水稻纹枯病可持续防控中的创新机制

本研究通过代谢组学分析和分子对接技术，揭示了贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）B13通过产生3′,8,8′-三甲氧基-3-哌啶基-2,2′-联萘-1,1′,4,4′-四酮等活性代谢物（结合能达-7.7 kcal/mol），显著抑制立枯丝核菌（Rhizoctonia solani）菌丝生长（抑制率77.33%），并激活水稻WRKY45、PR1、PAL等防御基因表达（上调0.8-2倍），为开发生物制剂防控水稻纹枯病（sheath blight）提供新策略。

　　

引言
水稻纹枯病由立枯丝核菌（Rhizoctonia solani AG1-IA）引发，可导致全球水稻减产10-50%。传统化学杀菌剂存在残留问题，而内生菌（endophytic bacteria）因其生态友好特性成为研究热点。贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）等生防菌通过产生抗菌物质和诱导系统抗性（ISR）发挥拮抗作用。

材料与方法
从印度泰米尔纳德邦水稻植株分离40株内生菌，通过双培养法筛选出抑菌率达77.33%的B13菌株。扫描电镜（SEM）显示B13使病原菌菌丝扭曲变形。GC-MS分析鉴定出12种互作特异性代谢物，包括3′,8,8′-三甲氧基-3-哌啶基-2,2′-联萘-1,1′,4,4′-四酮（简称联萘四酮）。

分子机制
分子对接表明联萘四酮与立枯丝核菌的β-1,3葡聚糖合成酶（结合能-7.7 kcal/mol）、肌动蛋白样蛋白ARP6（-7.6 kcal/mol）等靶点强结合，优于商品化杀菌剂多菌灵（carbendazim）。此外，B13上调水稻防御基因：

• WRKY45转录因子（0.8倍）调控系统抗性
• 苯丙氨酸解氨酶PAL（1.1倍）强化苯丙烷代谢
• 几丁质受体激酶CERK1（0.7倍）增强病原识别

田间验证
温室试验中B13处理使病害指数降低16.8±0.2%，同时促进水稻生长。防御基因表达动力学显示，JAZ（0.9倍）和LOX（1.3倍）在72小时显著激活，触发茉莉酸（JA）信号通路。

创新价值
该研究首次揭示联萘四酮等代谢物通过多靶点抑制病原菌，并阐明B13通过WRKY-CERK1-PAL级联激活植物免疫的双重机制，为开发水稻纹枯病生防制剂提供理论依据和候选菌株。

技术亮点

1. 代谢组学与分子对接结合定位关键活性分子
2. SEM直观展示菌丝超微结构损伤
3. qRT-PCR量化8个防御基因时空表达谱
4. 体外抑菌与田间防效数据相互验证

应用前景
B13可与其他生防菌构建复合菌剂（bioconsortia），其代谢产物联萘四酮或可衍生为新型绿色农药先导化合物。