贝莱斯芽孢杆菌BR-1在稻米贮藏中的抗霉保鲜作用及其代谢机制解析

本研究报道了从水稻中分离的内生拮抗菌株贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）BR-1，通过体外和贮藏实验证实其可高效降解玉米赤霉烯酮（ZEN，降解率54.6%-57.2%）并抑制禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）等病原真菌生长。基因组分析揭示其编码关键酶CotA漆酶（laccase）及水解酶/脂肽类物质，10周贮藏实验显示处理组稻米霉菌量降低52.7%、霉菌毒素减少38.4%-55.8%，脂肪酸值（FAV）下降9.97%，发芽率提升44.7%。代谢组学发现82种差异代谢物，包括下调的15S-羟基二十碳四烯酸等不饱和脂肪酸和上调的鸟苷（guanosine）等核苷酸，表明其通过增强甘油磷脂/脯氨酸代谢通路提升稻米抗逆性，为绿色储粮提供新方案。

　　

亮点

本研究首次报道贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis) BR-1通过双重机制实现稻米保鲜：①直接降解霉菌毒素玉米赤霉烯酮(ZEN)，②分泌抗菌脂肽抑制禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)等病原体。全基因组分析揭示其携带"生物武器库"——编码ZEN降解关键酶CotA漆酶(laccase)，以及bacillibactin等次级代谢产物合成基因。

讨论

霉菌毒素ZEN作为镰刀菌(Fusarium)的雌激素类毒性代谢物，对粮食安全构成重大威胁。相比其他生物防治菌株，BR-1展现出54.6%的ZEN降解率，其降解产物细胞毒性显著降低。有趣的是，BR-1的基因组"工具箱"还包含几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶等"真菌细胞壁破解酶"，这解释了其对多种稻米优势霉菌的广谱抑制能力。

结论

BR-1菌株如同"粮食卫士"，通过三管齐下的作用机制：①生物降解毒素（ZEN去除率>50%）、②抑制霉菌生长（孢子萌发抑制率82.3%）、③激活稻米自身防御系统（82种代谢物重编程），使贮藏稻米实现"逆生长"——发芽率提升44.7%，脂肪酸值降低近10%。该研究为开发"以菌治菌"的绿色储粮技术提供了理论依据和实用菌种资源。