阐明Bacillus velezensis WY-65在基础培养基和复合营养培养基中的代谢特征：一种用于防治花生网斑病的生物防治方法

《Journal of Biological Engineering》：Elucidating the metabolic landscape of Bacillus velezensis WY-65 in basic and cocktail nutrient media: a biocontrol approach against peanut web blotch

　　

摘要

背景

在本研究中，混合培养基显著增强了抗真菌代谢产物的产生，从而提高了对由 Peyronellaea arachidicola 引起的花生网斑病的抑制效果。

结果

从种植的花生土壤中分离出一种新的拮抗细菌菌株，并鉴定为 Bacillus velezensis WY-65。此外，在两种发酵条件下（基础发酵培养基 BFM 和混合发酵培养基 CFM）对 WY-65 的代谢组进行了研究。体外实验表明，在 CFM 中培养的 WY-65 的无细胞上清液（CFS）对 P. arachidicola 的抑制率为 87.68%，而在 BFM 中培养的 CFS 的抑制率为 61.42%。针对花生网斑病的温室试验显示，CFM 的病害控制效率为 92%，而 BFM 的控制效率为 86%。使用 CFM 处理后，病害发生率降至 8.71%，而使用 BFM 处理后的病害发生率为 15%。相比之下，对照组的病害发生率为 95%。CFS 显著影响了 P. arachidicola 的外排泵并产生了活性氧（ROS）。通过非靶向的 LC-MS/UHPLC 基础代谢组学分析，我们发现了受培养基组成影响的独特代谢特征，发现 CFM 中富集了多种生物活性次级代谢物，包括 3-吲哚丙烯酸和 L-色氨酸。KEGG 差异丰度（DA）分析表明，在 CFM 中培养的 WY-65 经历了广泛的代谢重编程，特别是在氨基酸生物合成以及苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸合成途径中表现出显著富集。通路拓扑分析进一步表明，甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸的代谢以及苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的合成途径具有最大的影响和重要性，这突显了它们在应激适应和抗菌前体生物合成中的核心作用。使用合成化学物质进行的体外验证实验确认了这些化合物的生物活性。在 200 μL 的浓度下，3-吲哚丙烯酸和 L-色氨酸分别表现出最高的抗真菌活性（91% 和 89%），而在 150 μL（87% 对 75%）和 300 μL（89% 对 80%）的浓度下，其活性相对较低。

结论

我们的研究结果揭示了培养基对 WY-65 菌株代谢组的调节作用，并强调了其作为可持续管理花生网斑病强效生物控制剂的潜力。

临床试验

不适用。

图形摘要