土壤源Bacillus velezensis SS-38.4高效定殖甜菜叶际并防控病原菌Pseudomonas syringae的机制研究

本研究针对甜菜细菌性叶斑病（Pseudomonas syringae pv. aptata引起）的防控难题，通过开发SCAR38.4-ddPCR技术精准监测土壤源生防菌Bacillus velezensis SS-38.4的叶际定殖动态，揭示其通过营养竞争（铁载体bacillibactin合成）、空间竞争（生物膜形成）和抗菌物质（fengycin等）协同作用抑制病原菌的机制。研究为跨生态位生防菌应用提供了理论支撑，发表于《Phytopathology Research》。

　　

甜菜作为塞尔维亚重要的经济作物，长期遭受由Pseudomonas syringae pv. aptata（Psa）引起的细菌性叶斑病威胁。该病原菌通过雨水和灌溉传播，在湿度60-80%、温度15-25℃的春季暴发，常被误诊为真菌病害而延误防治。传统化学农药易引发耐药性，而现有生防菌因叶际定殖能力不足导致防控效果不稳定。针对这一难题，塞尔维亚贝尔格莱德大学（University of Belgrade）的研究团队从土壤中筛选出具有广谱抑菌活性的Bacillus velezensis SS-38.4（原误鉴定为B. amyloliquefaciens），通过整合分子监测技术与功能基因组学，系统解析了其跨生态位定殖与生防机制。

研究团队首先开发了SCAR_38.4-ddPCR（数字微滴PCR）联用技术，通过优化65℃ 6分钟退火条件，实现对叶际SS-38.4菌株的特异性定量（检测限646 bp片段），与传统平板计数法高度吻合（r=0.97-0.98）。利用该技术发现：预防性施用（T1组）时，SS-38.4能稳定维持10⁶ CFU/cm²叶面种群达7天，并通过快速运动（泳动面积54.45 cm² vs P21的3.65 cm²）和生物膜形成抢占生态位，使Psa种群在第14天降至检测限以下，病害症状仅出现0.85%叶面积；而 curative处理（T2组）效果较弱（11%病斑面积），证实"先占优势"对生防效率的关键影响。

基因组分析揭示SS-38.4具有三大竞争优势：

1. 营养剥夺：合成高活性铁载体bacillibactin（SPI 3.2 vs Psa的1.9），通过yusV操纵子介导铁竞争；

2. 抗菌武器库：携带11个次级代谢簇，包括抗假单胞菌的fengycin和未知结构聚酮化合物；

3. 环境适应：YtnP内酯酶（AHL降解）和应激响应基因（氧化/渗透压调节）。

比较基因组证实SS-38.4与模式菌株FZB42核心基因组相似度达78.1%，含特征性difficidin和macrolactin合成簇，最终修正其分类为B. velezensis。

该研究首次证实土壤源Bacillus能通过"生态位抢占→营养限制→抗菌防御"三级策略高效防控叶际病原菌，为开发广谱生防制剂提供了理论依据。SCAR_38.4-ddPCR技术为田间菌群监测建立了标准化工具，而SS-38.4的基因组蓝图为设计跨生态位工程菌提供了分子靶点。研究同时警示微生物分类需结合全基因组数据，避免16S rRNA鉴定的误判。这些发现对实现可持续农业病害管理具有重要实践价值。