巴西芽孢杆菌SBB80抑制镰刀菌和新赤壳菌生长并防控甘蔗螟幼虫的研究

本研究针对农业病虫害防控需求，从巴西有机蔬菜土壤中分离获得一株Bacillus velezensis SBB80，通过形态学、分子生物学及生化特性分析证实其能合成铁载体、脂肽类抗菌物质（surfactin和fengycin）及多种水解酶。实验显示该菌株对8种Fusarium和2种Neocosmospora菌株抑制率达51.01%-73.80%，对甘蔗螟（Diatraea saccharalis）幼虫7天致死率达77.08%，为开发兼具抗真菌和杀虫功能的生物制剂提供了优质菌种资源。

　　

在农业生产中，真菌病害和虫害是威胁作物产量的两大难题。传统化学农药的过度使用不仅导致环境污染，还引发害虫抗药性和农药残留等问题。以微生物为基础的生物防治技术因其环境友好、靶向性强等优势成为研究热点。其中，芽孢杆菌(Bacillus)因其产孢能力强、抗菌物质丰富，被视为最具应用潜力的生防菌之一。Bacillus velezensis作为Bacillus amyloliquefaciens subsp. plantarum的同物异名，近年来因其广谱抗菌活性备受关注，但其对鳞翅目害虫的防控效果及作用机制仍需深入探究。

来自巴西SoluBio农业技术公司的研究团队在《Biological Control》发表论文，报道了一株具有双重生物活性的Bacillus velezensis SBB80。该菌株从巴西利亚有机蔬菜土壤中分离获得，研究团队通过全基因组测序、MALDI-TOF质谱分析和多组生物测定等技术，系统评估了其对植物病原真菌和农业害虫的防控潜力。

材料与方法

研究首先从巴西有机蔬菜园采集土壤样品，通过稀释涂布法分离菌株。采用牛津纳米孔MinION测序仪完成全基因组测序，通过TYGS平台进行系统发育分析。通过CAS平板法检测铁载体，特定培养基评估酶活性。采用平板对峙法测定对10株植物病原真菌（8株Fusarium和2株Neocosmospora）的抑制率。通过饲喂法测试对6种鳞翅目害虫幼虫的毒力，包括甘蔗螟(Diatraea saccharalis)和草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda)等重要农业害虫。

3.1 形态学特征

SBB80在TSA培养基上形成白色棉絮状菌落，HiCrome培养基中呈半透明不规则形态并伴随培养基变红。电镜观察显示其为杆状细胞（2.269±0.406 μm×0.823±0.091 μm），具有中央椭圆形芽孢。

3.2 分子特征

基因组系统发育分析确认其属于Bacillus amyloliquefaciens susp. plantarum分支（现归类为B. velezensis）。antiSMASH分析发现6个次级代谢产物合成基因簇，包括difficidin、bacilysin、fengycin等抗菌肽编码基因。

3.3 生化特性

该菌株能合成铁载体和28℃下产胞外多糖，分泌蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、过氧化氢酶和磷酸酶等多种水解酶，但不具备溶磷固氮能力。

3.5 次级代谢产物

MALDI-TOF质谱检测到两组脂肽家族：m/z 1050-1100范围的surfactin类（如[M+Na]⁺ 1081.8）和m/z 1440-1550范围的fengycin类（如[M+H]⁺ 1449.9），与基因组预测结果一致。

3.6 抗真菌活性

对10株病原真菌的抑制率为51.01%-73.80%，其中对N. suttoniana抑制最强（73.80%），对F. hainanense抑制最弱（51.01%）。根据建立的效率分级标准，7株达到"+"级（50%-65%抑制），1株达"++"级（66%-85%）。

3.7 杀虫活性

对甘蔗螟幼虫表现出显著毒力，48小时死亡率达62.47%，7天达77.08%。但对其他5种夜蛾科害虫（如草地贪夜蛾）死亡率仅12.50%-35.41%，推测可能与夜蛾科特有的解毒机制有关。

讨论与意义

该研究首次报道了B. velezensis SBB80兼具抗真菌和特异性杀虫的双重功能。其作用机制可能涉及多途径协同：①铁载体竞争铁离子抑制真菌生长；②surfactin和fengycin破坏病原菌细胞膜；③水解酶降解昆虫体壁。值得注意的是，该菌株对甘蔗螟的特异性毒力为开发靶向生物农药提供了新思路，而其对不同夜蛾科害虫的效果差异，则揭示了害虫抗性机制的复杂性。

从应用角度看，该菌株的广谱抗真菌活性（特别是对Fusarium和Neocosmospora这两个包含多种毁灭性植物病原的属）和特异性杀虫能力的结合，使其有望成为"一菌多效"的生物防治制剂，减少田间施药次数。研究者建议后续应开展温室和大田试验，评估其在复杂环境下的稳定性和对非靶标生物的影响，为商业化应用提供数据支撑。这项研究为开发生物防治新产品提供了优质菌种资源和理论基础，对推动农业可持续发展具有重要意义。