Bacillus velezensis GUMHT p116对引起猕猴桃采后软腐的主要真菌病原体的作用效果及机制

《Postharvest Biology and Technology》：Effectiveness and mechanisms of action of Bacillus velezensis GUMHT p116 against major fungal pathogens causing postharvest soft rot in kiwifruit

　　

摘要

猕猴桃软腐病主要由Botryosphaeria dothidea、Alternaria alternata和Phomopsis longicolla引发，会给采后产业带来严重损失。本研究评估了从健康猕猴桃根际土壤中分离得到的Bacillus velezensis GUMHT p116的防治效果及作用机制。在201个分离株中，GUMHT p116展现出最强的抗真菌活性，对这三种病原体的抑制率分别为85.95% ± 0.61%、77.40% ± 1.40%和93.38% ± 1.36%。通过‘贵昌’、‘金燕’和‘迷你红’三个品种的田间试验发现，GUMHT p116能显著抑制病斑发展：接种7天后，对照组的病斑直径从24.78毫米增至42.32毫米，而使用GUMHT p116处理后则降至0.48–6.73毫米；不同品种和病原体条件下，病害发生率从100%降至0–23.33%。此外，GUMHT p116还能诱导寄主抗性，表现为POD、PPO和PAL活性分别提升了约7–12倍、4–6倍和1.5–2倍。粗脂肽提取物也具有抗真菌活性，能够破坏真菌的细胞膜和细胞壁结构。通过LC–MS技术分析代谢物后，发现了多种潜在的抗菌化合物，包括表面活性素以及与数据库匹配的氟硅唑成分；不过这些物质的结构、残留情况及其安全性还需进一步研究，才能考虑将其用于实际应用。田间试验表明，GUMHT p116能使病害发生率从45.33% ± 2.91%降至17.33% ± 1.76%，控制效果为63.10% ± 5.23%，这一效果与0.3%四环素水剂相当，且优于商业化的Bacillus amyloliquefaciens QST 713生物制剂，同时还能提高产量并改善果实品质。这些研究结果表明，全细胞形式的GUMHT p116是防治猕猴桃软腐病的良好生物防治候选菌，而粗提取物或纯化后的抗真菌代谢物则需进一步开展安全性和残留检测。

引言

猕猴桃（Actinidia属）是一种具有较高营养价值和经济价值的园艺作物，中国是全球猕猴桃产量的主要来源地，占比约为72%（Nazir等，2024；Pang等，2024；Zhao等，2020b）。然而，猕猴桃极易发生采后病害，其中软腐病危害最为严重，会导致果实品质大幅下降并造成巨大经济损失（Gao等，2025；Park等，2023；Song等，2024）。该病害主要由Phomopsis属、Botryosphaeria dothidea、Diaporthe属、Alternaria alternata、Pestalotiopsis属以及Phomopsis longicolla等真菌病原体引发，在贵州、陕西、四川、湖南和江西等主产区，其发病率可高达35%，进而导致果实品质严重受损和经济损失（Liu等，2020；Park等，2023；Wang等，2025）。

目前，人们已经研究了多种化学杀菌剂和抗生素类杀菌剂，如0.3%四环素水剂和43%戊唑醇悬浮剂，用于控制猕猴桃软腐病病原体（Wang等，2022；Wang等，2021）。但频繁使用农药可能会引发病原体抗药性、农药残留、环境风险以及影响果实品质等问题，因此亟需寻找可持续的替代方案（Kalkan，2025；Lawal等，2025；Shan等，2021）。

作为环保且可持续的替代方案，利用有益微生物进行生物防治已成为控制采后果病的重要策略（Droby等，2025；Lawal等，2025）。在各类微生物拮抗剂中，Bacillus属细菌因其具备定植能力、能产生抗菌代谢物以及可诱导寄主抗性而备受关注（Huang等，2022；Kara?i?等，2024；Lastochkina等，2019）。在猕猴桃上，已有研究探讨了多种微生物拮抗剂对采后病害的防治效果，其中包括用于对抗Cadophora luteo-olivacea的细菌拮抗剂，以及B. velezensis RT?30、B. amyloliquefaciens M9、B. subtilis CTXW 7–6–2和B. mojavensis BQ?33等Bacillus菌株，这些菌株都对猕猴桃软腐病具有防治效果（Chen等，2022；Di Francesco等，2023；Pang等，2021；Yue等，2026）。不过，目前相关研究大多局限于实验室或采后环境，缺乏足够的田间验证，且关键抗真菌化合物的身份也尚未明确，这限制了人们对该病害发病机制的深入理解以及该类菌株的实际应用。近年来，人们越来越多地研究Bacillus属细菌产生的粗脂肽提取物，认为其具有抑制植物病原体的生物活性（Saiyam等，2024；Valenzuela Ruiz等，2024）。表面活性素、伊图林和风霉素等脂肽是Bacillus属细菌产生的重要抗菌代谢物，它们可以通过破坏真菌细胞膜来抑制其生长（Lastochkina等，2019；Ongena和Jacques，2008）。然而，这类物质在猕猴桃软腐病防治中的应用情况以及关键活性成分的鉴定仍不明确。此外，猕猴桃软腐病往往在果园中就已经开始发作，随后在储存过程中进一步发展，因此仅依靠采后防治远远不够。因此，研发具有强抗真菌活性且适应田间环境的Bacillus属生物防治剂具有重要的现实意义。

针对以往实验室研究和采后研究的局限性，本研究结合了体内病害抑制实验、作用机制分析、与代谢物相关的抗真菌活性研究，还特别进行了田间预防效果验证。这种以田间试验为基础的研究策略将猕猴桃软腐病的防治方式从采后化学处理转变为采前病害预防，有助于减少对采后杀菌剂的依赖，降低收获果实中的农药残留风险。具体而言，本研究包括：（i）评估Bacillus velezensis GUMHT p116对主要软腐病病原体的拮抗活性；（ii）通过诱导寄主抗性和分析抗真菌代谢物的作用，探究其作用机制；（iii）检测其无细胞粗脂肽提取物的抑制活性；（iv）评估其在田间对病害控制、果实品质和产量提升方面的效果。通过这种综合评估，我们进一步了解了Bacillus velezensis的生物防治机制，也为将GUMHT p116开发为一种实用且可持续的猕猴桃软腐病防治剂提供了依据。

章节要点

菌株与培养条件

Bacillus velezensis GUMHT p116是从中国贵州省贵阳市石洞镇（北纬26.6°，东经106.9°）健康猕猴桃树的根际中分离得到的，随后被保存在-80°C下的20%甘油中。本研究中使用的真菌病原体为B. dothidea、A. alternata和P. longicolla。在细菌培养方面，GUMHT p116被置于100毫升的Luria–Bertani培养基中，在37°C下以200转/分钟的速率振荡培养12–16小时。培养完成后，细菌悬浮液的浓度被调整至约1 × 10?

生物防治细菌的筛选

共从猕猴桃树的根际土壤中分离出了201株细菌菌株，随后对其对三种主要软腐病病原体（Botryosphaeria dothidea、Alternaria alternata和Phomopsis longicolla）的拮抗活性进行了检测。其中，5株具有代表性的Bacillus菌株（见表2）对这三种病原体均表现出较强的抗真菌活性。在所有测试菌株中，GUMHT p116的抑制活性最高，其抑制率分别为

讨论

微生物生物防治剂在控制采后果病方面展现出巨大的潜力（Grahovac等，2023）。在本研究中，Bacillus velezensis GUMHT p116对导致猕猴桃软腐病的三种主要真菌病原体均表现出较强的拮抗活性，其抑制率分别为85.95% ± 0.61%、77.40% ± 1.40%和93.38% ± 1.36%。此前基于Bacillus属细菌的相关研究也

结论

Bacillus velezensis GUMHT p116对猕猴桃软腐病病原体具有抑制作用，能够在感染猕猴桃的植株中有效阻止病害发展，这一点可从病斑直径缩小和病害发生率下降中得到体现。田间试验进一步表明，GUMHT p116的控病效果可达63.10%，同时还能提高猕猴桃的产量和品质，这些结果都为其作为全细胞生物防治剂用于可持续防控猕猴桃软腐病提供了有力支持。其可能的的作用机制包括

作者贡献

丁海霞、吴晓和李泽设计了本研究方案。吴晓、李泽、龙友华、林建军、李泽、周敏杰、向敏伟、彭丽娟和丁海霞负责所有实验工作。丁海霞和吴晓负责数据分析，二人共同撰写了论文初稿，所有作者都对最终稿件进行了审阅。

CRediT作者贡献说明

丁海霞：写作——审稿与编辑，写作——初稿撰写，可视化，验证，方法学，研究设计，数据整理，概念构建。龙友华：写作——审稿与编辑，可视化，验证。彭丽娟：写作——审稿与编辑，可视化，验证。周敏杰：写作——审稿与编辑。向敏伟：写作——审稿与编辑。林建军：写作——审稿与编辑，可视化，研究设计。李泽：写作——审稿与编辑，

知情同意声明

无需提供。

机构审查委员会声明

由于本研究未涉及人类或动物，因此无需提交机构审查委员会的相关文件。

资金支持

本研究得到了以下项目的资助：贵州省基础研究计划（自然科学类）（项目编号：QKHJC-ZK[2023]ZD009），国家自然科学基金（项目编号：32160670），农业农村部中国农业科研体系（项目编号：CARS?26），贵州省创新人才团队（项目编号：CXTD[2023]015），以及贵州省研究生科研基金计划（项目编号：2025YJSKYJJ023和2025YJSKYJJ056）。

利益冲突声明

作者声明，本研究是在没有任何可能构成利益冲突的商业或财务关系的情况下开展的。

Xueping Wu|Zhu Li|Jianjun Lin|Zhanmei Li|Minjie Zhou|Minwei Xiang|Youhua Long|Lijuan Peng|Haixia Ding