枯草芽孢杆菌HJ4代谢产物抑制小麦中杂色曲霉的新型抗真菌机制研究

针对杂色曲霉(Aspergillus versicolor)污染谷物并产生强毒物质杂色曲霉毒素(STC)的难题，研究人员通过多组学技术解析了枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)HJ4分泌的4-苯基丁酸、异戊酸等活性代谢物的抗真菌机制，发现其可通过破坏细胞完整性、诱导氧化损伤和细胞凋亡等途径抑制病原菌，为小麦生物防治提供了新策略。

　　

谷物安全正面临杂色曲霉(Aspergillus versicolor)的严重威胁。这种广泛存在于谷物中的真菌不仅会破坏小麦等农作物的营养价值，更危险的是它能分泌强致癌物杂色曲霉毒素(sterigmatocystin, STC)——这种毒素与黄曲霉毒素B₁(AFB₁)结构相似，被国际癌症研究机构列为"可能人类致癌物"。传统化学防治方法存在安全隐患，而现有生物防治技术又面临效果不稳定的瓶颈。中国农业科学院的研究团队独辟蹊径，从酒糟中分离出一株具有显著抗真菌活性的枯草芽孢杆菌HJ4(Bacillus subtilis HJ4)，通过多组学技术揭开了其对抗杂色曲霉的分子奥秘，相关成果发表在《Food Control》期刊。

研究团队运用全基因组测序、代谢组学分析和体外实验验证等技术手段，系统解析了HJ4菌株的抗真菌机制。关键发现包括：该菌株最适生长条件为41°C、pH7-8和低盐环境(5-20g/L NaCl)，但在高盐(100g/L)条件下仍保持活性，显示出极强的环境适应性。

【生长特性与理化特性】部分揭示，HJ4能分泌4-苯基丁酸、异戊酸等多种活性代谢物，这些化合物构成了其抗真菌的"化学武器库"。

【体外实验分析】表明，这些代谢物能破坏杂色曲霉细胞和孢子的完整性，导致核酸和蛋白质泄漏；同时抑制NAD-IDH、SDH等关键酶活性，引发代谢紊乱；更通过诱导氧化损伤和细胞凋亡等多途径发挥协同抗真菌作用。

结论部分强调，该研究首次系统鉴定了HJ4菌株的抗真菌活性成分及其作用靶点，不仅为开发新型生物防腐剂提供了候选分子，更重要的是建立了"微生物代谢组-病原菌应答"的完整研究范式。特别是发现4-苯基丁酸等小分子化合物能穿透菌丝屏障直接诱导线粒体功能障碍，这一发现为设计多靶点抗真菌策略提供了新思路。研究人员指出，该菌株在极端环境下的稳定性使其特别适合作为谷物储存期间的生物防护剂，相较于传统方法具有绿色安全、效果持久的优势。

这项研究的创新价值在于：一方面通过多组学联用技术克服了传统微生物防治机制研究的局限性；另一方面发现的活性代谢物多数为食品级安全化合物，大大缩短了从实验室到实际应用的转化路径。随着后续剂型优化和田间试验的开展，枯草芽孢杆菌HJ4有望成为保障我国粮食安全的新型生物武器。