解淀粉芽孢杆菌HAU3来源的脂肽类抗真菌物质：基于制备色谱与2D-NMR技术对禾谷镰刀菌抑制机制的研究

本研究从土壤中分离出解淀粉芽孢杆菌(B. amyloliquefaciens)HAU3，其无菌上清液对禾谷镰刀菌(F. graminearum)抑制率达98.46%。通过HPLC-MS和2D-NMR鉴定活性物质为fengycin脂肽，全基因组测序揭示13个次级代谢产物合成基因簇。该菌株通过破坏真菌细胞膜完整性、诱导活性氧(ROS)积累发挥广谱抗真菌作用，同时可降解玉米赤霉烯酮(ZEN)及其衍生物，为饲料霉菌毒素污染防控提供新型生物防治策略。

　　

筛选与菌株鉴定

从河南小麦根际土壤中分离的33株菌中，HAU3对禾谷镰刀菌抑制圈直径达5.44mm。扫描电镜显示该菌为6μm的短杆状，基于92个核心基因构建的系统发育树与生理生化试验（葡萄糖+/淀粉水解+/革兰氏阳性）共同鉴定为解淀粉芽孢杆菌。

广谱抗真菌活性评估

除对禾谷镰刀菌抑制率66.94%外，HAU3对早熟禾简孢菌(S. aogashimaense)、罗耳阿格菌(S. rolfsii)等5种植物病原菌抑制率达61.47%-92.25%。青贮试验中，接种HAU3(1×10⁹ CFU/g)使霉菌和结肠菌数量显著低于对照组(P<0.05)，60天时霉菌数降低98%。

毒素降解能力

HPLC检测显示HAU3对ZEN、α-ZOL和β-ZOL的48小时降解率分别为89.73%、94.02%和71.13%，降解产物经Amethyst C18-H柱分析，流动相为乙腈/水/甲醇(46:46:8)。

抗真菌机制解析

20%无菌上清液处理使禾谷镰刀菌菌丝出现皱缩和胞质泄漏。透射电镜显示处理组细胞壁层次结构破坏，厚度不均。DCFH-DA荧光探针检测到处理组绿色荧光强度增加3倍，PI染色显示红色荧光菌丝比例提升80%，证实ROS积累和膜完整性丧失。

活性物质鉴定

制备色谱分离获得纯度99%的组分2，HPLC-MS显示[M-2H]^2-离子峰m/z 751.41055（分子量1504.8 Da）。2D-NMR（COSY/HSQC/HMBC）分析揭示其为8氨基酸组成的环状脂肽，ROESY谱图确认为fengycin结构。

基因组学分析

4.06Mb基因组含13个次级代谢基因簇，其中簇8（100%相似性）负责fengycin合成，簇6/7/11分别对应macrolactin H、bacillaene和difficidin合成。值得注意的是簇5（II型羊毛硫肽）和簇12（铁载体bacillibactin）可能参与生态竞争。

讨论与展望

该研究首次报道HAU3通过fengycin破坏真菌膜结构并引发氧化应激的双重机制。不同于传统化学农药，该菌株在青贮饲料中可持续抑制霉菌生长且无残留风险。未来研究将聚焦于fengycin异构体构效关系优化及田间应用验证，为解决粮食链中霉菌毒素污染问题提供微生物解决方案。