《Food Bioscience》：Biocontrol potential and genomic insights: Application of marine-derived
Bacillus velezensis XRD006 in mango preservation
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摘要由病原真菌引起的采后病害导致全球热带和亚热带生产区域的芒果果实遭受严重的经济损失，已成为全球芒果产业可持续发展的主要制约因素。利用有益拮抗菌进行生物防治为此关键产业问题提供了绿色、高效的解决方案。在本研究中，从海洋沉积物中分离出一株Bacillus velezensis
摘要
由病原真菌引起的采后病害导致全球热带和亚热带生产区域的芒果果实遭受严重的经济损失，已成为全球芒果产业可持续发展的主要制约因素。利用有益拮抗菌进行生物防治为此关键产业问题提供了绿色、高效的解决方案。在本研究中，从海洋沉积物中分离出一株Bacillus velezensis XRD006，并对其生物防治潜力进行了系统评估。基因组分析在其基因组中鉴定出多个与生物防治相关的抗菌生物合成基因簇，未检测到高风险的获得性抗生素耐药基因。XRD006 发酵液（XFB）对采后芒果表现出显著的双重生物防治功效，包括直接抑制病原体和延缓室温储存下的衰老。皮尔逊相关性分析证实了发病率与抗氧化酶活性之间存在极显著的负相关，为其调控机制提供了统计支持。具体而言，处理显著提高了芒果组织中的过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性，在储存第 8 天分别提高了 88.57% 和 14.20%，并将胁迫诱导的丙二醛（MDA）积累和重量损失分别降低了 27.73%、33.18% 和 28.42%。Bacillus velezensis XRD006 通过调节宿主氧化还原稳态和抑制病原体，为芒果采后病害管理提供了一种有前景的新型生物防治候选菌。
引言
芒果（Mangifera indica L.）被公认为全球十大水果之一，因其丰富的营养成分和令人愉悦的感官特性而受到消费者的高度重视（Yahia 等，2023）。然而，芒果产业在采前和采后阶段都遭受重大损失，其中炭疽病、果柄腐烂病和斑点病尤为有害（Dukare 等，2019）。芒果炭疽病是由Colletotrichum spp. 引起的一种真菌病害，不仅严重影响芒果，还对其他水果（包括苹果、柑橘和无花果）构成威胁（Dofuor 等，2023）。目前，芒果炭疽病的防治主要依赖化学防治方法。然而，合成杀菌剂的广泛使用引发了人们对病原微生物可能产生耐药性以及农药残留因降解缓慢而持续存在的担忧。综合而言，这些因素对食品安全和环境可持续性构成了风险（Wu 等，2022）。因此，开发新型、安全、环保的芒果病害预防和控制策略已成为当代研究的关键焦点。
与物理和化学保鲜技术相比，以安全性和高效性为特征的生物保鲜近年来已成为一个突出的研究领域（Leneveu-Jenvrin 等，2020）。在这些方法中，应用Bacillus spp.（Feng 等，2025）、Streptomyces spp.（P. Li 等，2025；Peng 等，2025）和酵母（Ma 等，2023）等拮抗微生物已被证明是最有效的生物保鲜策略之一。该方法采用来自各种环境的微生物，能够抑制病原真菌的生长和繁殖，从而保持芒果、草莓、番茄等水果和蔬菜的新鲜度（Hernandez 等，2022）。
基因组学方法的最新进展显著增强了对微生物生物防治系统的机制理解。全基因组测序使人们能够全面表征与生物防治功效相关的功能遗传元件和代谢途径。对Bacillus velezensis RT-30 的基因组研究阐明 88.11% 与代谢过程相关的编码序列，包括 11 个生物合成基因簇（BGCs），编码表面活性剂和芽孢杆菌素等抗菌化合物。这些发现证实了其通过次级代谢产物生物合成对抗植物病原体的潜力（Yue 等，2025）。此外，比较基因组分析通过鉴定保守的核心基因组和菌株特异性附属基因组区域，阐明了进化轨迹。一个显著的例子是通过与菌株 FZB42 和Bacillus subtilis 168 的共线性分析，在Bacillus velezensis LOH112 中鉴定出 13 个抗菌 BGCs，揭示了由涉及病原体抑制的未表征兰肽系统介导的水平基因转移事件和谱系特异性适应（Ge 等，2022）。综合而言，这些基因组学方法提供了微生物拮抗的分子水平见解，同时促进了优化生物防治剂的系统选择。
Bacillus velezensis 是Bacillus 属中的一个物种，其特征是杆状形态和形成内生孢子的能力。该细菌表现出对环境条件的显著适应性，并对各种植物病原体显示出显著的拮抗作用（M. Ye 等，2018）。B. velezensis 的生物防治机制包括与病原真菌竞争营养和生态位、直接寄生、分泌抗菌化合物以及诱导宿主组织系统抗性，从而有助于水果和蔬菜的保鲜（Keshmirshekan, de Souza Mesquita, & Ventura, 2024）。例如，Yoon 等（2024）分离出B. velezensis CMML21-47，并通过体外和田间实验证明其对甘薯中Bacillus anthracnose的拮抗活性。同样，Z. Li 等（2023）从根际鉴定出B. velezensis FX-6，其在体外对Botrytis cinerea 表现出 78.63% 的抑制率，并促进了番茄植株的生长。
在本研究中，分离出一株Bacillus velezensis，命名为 XRD006，并对其生物防治潜力进行了系统研究。研究目标包括 1）评估 XRD006 发酵液（XFB）对植物病原体的抑制作用及其控制芒果炭疽病的功效，以及 2）通过全面的全基因组测序、比较基因组分析和芒果储存实验阐明 XRD006 的生物防治机制。本研究旨在扩大B. velezensis 的应用范围，并为进一步研究生物防治策略提供基础参考。
章节摘要
材料
"台农 1 号"芒果于 2023 年 3 月 8 日购买自江苏省南京市中财物流批发市场，并在 2 小时内运输至南京农业大学食品科技学院农产品储藏加工实验室。
根据柯赫氏法则，病原真菌Botrytis californica TB03、Botryotinia polyblastis TJ01、Colletotrichum siamense HT12、Fusarium fujikuroi HT04、Botryosphaeria dothidea HT01、Colletotrichum
XRD006 的体外拮抗活性
在本研究中，分离并筛选出一株对芒果采后植物病原体具有拮抗活性的生物防治细菌菌株（图 1A）。新分离的菌株命名为 XRD006，对四种Colletotrichum spp.（C. asianum MIL1 C、C. siamense MIL7 和C. gloeosporioides CG01/CG02）的菌丝生长表现出显著的抑制作用。定量分析显示，菌株 XRD006 在所有测试菌株中具有一致的拮抗性能，抑制效率超过 60%，
结论
为了探索新型绿色高效的生物防治微生物资源，本研究从黄海海洋沉积物中分离出具有广谱抗菌活性的Bacillus velezensis XRD006 并进行了系统表征。全基因组测序揭示 XRD006 能高效利用氨基酸和多糖，使其能够适应复杂环境。次级代谢产物的预测揭示 XRD006 拥有与...相关的生物合成基因簇
CRediT 作者贡献声明
Xiujing Wang: 写作 – 初稿，调查，形式分析，数据整理。 Kai Shan: 写作 – 审阅与编辑，形式分析。 Yan Zeng: 写作 – 审阅与编辑，监督。 Waseem Raza: 写作 – 审阅与编辑，监督。 Zihang Cai: 写作 – 审阅与编辑。 Peixin Sun: 调查。 Yutong Yue: 写作 – 审阅与编辑。 Fei Xi: 调查。 Hongmei Xiao: 写作 – 审阅与编辑，项目管理，资金获取
未引用参考
Bilal and Hashmi, 2023; Dixon and Paiva, 1995; Heath and Packer, 1968; James and Zikankuba, 1917; Vernikos and Parkhill, 2006; Zeb and Rahman, 2024.
生成式人工智能使用声明
在本工作的准备过程中，作者使用了 DeepSeek 以提高语言的流畅性和可读性。在使用该工具后，作者根据需要彻底审查、编辑和核实了内容，并对已发表文章的内容承担全部责任。
资金来源
本工作得到了三亚科技创新专项（2022KJCX26）和 HNARS 专项基金（HNARS-07-G04）的支持。
Xiujing Wang|Kai Shan|Yan Zeng|Waseem Raza|Zihang Cai|Peixin Sun|Yutong Yue|Fei Xi|Hongmei Xiao
南京农业大学三亚研究院，中国海南省三亚市，572024
