从短角豆虫粪便中分离出的植物益生菌枯草芽孢杆菌CF1菌株的鉴定与基因组特征分析

《BMC Genomics》：Identification and genomic insights into a plant probiotic Bacillus subtilis strain CF1 isolated from Protaetia brevitarsis frass

　　

摘要

背景

植物益生菌为提升作物健康与产量提供了一种可持续的策略。昆虫粪便已成为分离具有新型特性的有益微生物的独特场所。在本研究中，我们从Protaetia brevitarsis的粪便中分离出一种名为CF1的细菌菌株，并研究了其对抗小麦Fusarium冠腐病的生物防治及促进植物生长的潜力。

结果

通过全基因组分析，该CF1菌株被鉴定为Bacillus subtilis。CF1对Fusarium graminearum和F. asiaticum具有很强的拮抗作用，抑制率分别为34.67%和33.95%。其无细胞滤液也表现出剂量依赖性的抗真菌活性，在5倍稀释浓度下对F. graminearum的抑制率可达43.70%。表型分析表明，该菌株能够产生IAA类似物、铁载体以及可溶磷酸盐。在盆栽实验中，CF1有效抑制了Fusarium冠腐病，其生物防治效果为43.47%，与已得到充分研究的B. velezensis SQR9菌株（44.07%）相当。此外，接种CF1还能促进小麦生长，提高植株高度和生物量。全基因组测序结果显示，该菌株的基因组大小为4.11 Mb，包含4,277个基因，其中有11个用于合成次级代谢产物的基因簇，包括bacillaene、fengycin、bacillibactin、表面活性素、bacilysin、subtilomycin、subtilosin A和pulcherriminic acid，还有3个功能未知的基因簇，这些可能赋予其独特的生物活性。进一步的基因组分析还发现了许多与促进植物生长、根际定殖、抗逆性以及挥发性有机物产生相关的基因。

结论

B. subtilis CF1是一种极具潜力的微生物制剂，它兼具强大的抗真菌能力、促进植物生长的特性，以及多种可能赋予其独特功能的遗传特征，因此有必要进一步在田间进行验证，以应用于可持续的小麦生产中。