《Microbiology Spectrum》：Biocontrol of tobacco leaf mold using Bacillus velezensis: effects on volatile profiles and microbial community
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霉污染造成经济损失，并对人与动物健康构成风险。烟草叶作为高价值农产品，在采后处理过程中尤其易受霉污染。本研究评估了贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）ZD-F13对烟草叶的体外抗真菌性能。实验室规模试验中，相较青霉（Penicillium）
霉污染造成经济损失，并对人与动物健康构成风险。烟草叶作为高价值农产品，在采后处理过程中尤其易受霉污染。本研究评估了贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）ZD-F13对烟草叶的体外抗真菌性能。实验室规模试验中，相较青霉（Penicillium）组，ZD-F13处理使真菌菌落数降低84%。电子鼻（E-nose）与气相色谱-离子迁移谱（GC-IMS）分析显示，青霉（Penicillium）+ZD-F13组的挥发性谱更接近正常叶组，而非青霉（Penicillium）组。为进一步评估实用适用性，研究人员在5 kg烟草叶上测试贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）ZD-F13，相较未处理组使真菌菌落数降低50%。微生物群落分析揭示细菌与真菌群落组成改变，其中芽孢杆菌属（Bacillus）相对丰度由0.09%升至48.1%。这些发现支持贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）ZD-F13用于烟草叶霉防控的潜力，并为采后生物防治策略的进一步开发提供依据。
研究背景方面，霉污染导致全球农作物严重损失，在储藏和运输条件不足地区采后损失可达60%，且许多霉菌可产生黄曲霉毒素（aflatoxins）、赭曲霉毒素（ochratoxins）等稳定且具致癌、致畸性的霉菌毒素（mycotoxins），带来食品安全与公共健康风险。传统物理方法如辐照、气调储藏，以及化学杀菌剂存在高能耗、耐药菌株出现和化学残留等问题，因此亟需环境可持续替代方案。芽孢杆菌属（Bacillus）因强抗真菌活性和极端环境适应性受到关注，其中枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）可防控柑橘绿霉，解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）可抑制苹果黑曲霉腐烂及烟草叶青霉污染。烟草叶经济价值高，在采后加工中极易霉变，但芽孢杆菌在烟草叶保鲜中的规模化应用尚未被系统表征；同时生物防治除抑菌外，还须评估对烟草品质、挥发性特征及微生物多样性的影响。为此，研究人员从实验室菌株库中依据对烟草来源产黄青霉（Penicillium chrysogenum）Z1的初筛结果选用贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）ZD-F13，开展实验室接种防控、5 kg自然污染实用验证及微生物群落评价。
主要技术方法方面，研究人员使用湖北自然风干烟草叶，实验室以产黄青霉（Penicillium chrysogenum）Z1人工接种建立青霉组与青霉+ZD-F13组，并以正常叶组作健康参照；实用试验采用5 kg自然风干烟草叶设未处理组与ZD-F13喷施组。关键技术包括琼脂孔扩散法评估体外抑菌，电子鼻（E-nose）分析整体气味响应，气相色谱-离子迁移谱（GC-IMS）鉴定挥发性有机化合物（VOC），培养稀释涂布进行真菌菌落计数，以及16S rRNA基因V3–V4区与真菌ITS区扩增子测序解析细菌与真菌群落，辅以PCoA、ANOSIM、LEfSe等群落统计分析。
实验室规模抗真菌活性评估中，研究人员通过琼脂孔扩散法与发酵上清甲醇提取物实验，发现ZD-F13菌悬液及其提取物均抑制产黄青霉（Penicillium chrysogenum）Z1生长，HPLC显示保留时间与伊枯草菌素A（iturin A）标准一致，提示其抗真菌与所分泌伊枯草菌素A或相关胞外脂肽有关。烟草叶实验中，108 CFU/mL ZD-F13悬液处理较青霉组减少叶表可见霉斑，真菌菌落数低84%，表明ZD-F13在实验条件下抑制产黄青霉（Penicillium chrysogenum）生长。
挥发性谱表征与相对丰度中，GC-IMS以正常叶组为参照做差分图，青霉组出现更广泛红蓝差异区，青霉+ZD-F13组差异区更少，说明霉菌生长扰乱挥发性有机化合物（VOC）谱，ZD-F13处理减弱该变化。共检出154个VOC信号，含醛、醇、酮、酯、酸、萜、含氮物、含硫物等；青霉组升高的2,3-二甲基吡嗪、1-辛烯-3-醇、2-戊酮等可能来自真菌代谢与烟叶内源物转化。
挥发性有机化合物多元统计分析中，PCA显示PC1与PC2解释90.2%方差，青霉组沿PC1偏离正常叶组，青霉+ZD-F13组靠近正常叶组。OPLS-DA模型R2X=0.902、R2Y=0.970、Q2=0.942，200次置换检验Q2截距为-0.612，无过拟合；38个VOC信号VIP>1，为组间区分关键变量。
5 kg实用评价中，自然污染条件下ZD-F13处理组叶表霉变更少，真菌菌落数较未处理组低50%，说明其在复杂微生物背景下的采后烟叶上可降低真菌污染，但效果不能只归因于单一菌种抑制。
细菌群落结构与多样性影响中，门水平假单胞菌门（Pseudomonadota）下降、芽孢杆菌门（Bacillota）上升；属水平芽孢杆菌属（Bacillus）由0.09%增至48.1%并成为优势属。PCoA与ANOSIM显示组间细菌组成差异显著，R=0.83；Simpson优势度指数升高，Shannon指数无显著变化，说明群落组成改变且芽孢杆菌属（Bacillus）主导增强，但未见可检出的Shannon多样性损失。
真菌群落结构与多样性影响中，子囊菌门（Ascomycota）由92.82%升至95.58%，镰孢属（Fusarium）由25.08%降至9.79%，青霉属（Penicillium）由5.39%降至1.38%，曲霉属（Aspergillus）由8.69%升至37.61%并成为优势真菌属。ANOSIM显示真菌组成差异显著，R=1；Simpson与Shannon指数均无显著变化。研究人员指出曲霉属（Aspergillus）相对丰度上升需关注，因部分种产毒，但属水平ITS不能鉴定产毒种，本文也未定量霉菌毒素。
讨论部分总结，研究人员认为ZD-F13通过抑菌代谢物降低人工接种青霉导致的烟叶霉变与异味型挥发性改变，在5 kg自然污染场景中也能减少真菌菌落数；细菌群落中以芽孢杆菌属（Bacillus）占优，真菌中部分腐败相关属下降但曲霉属（Aspergillus）相对占比上升，提示实用场景下的群落重塑具有收益与不确定性并存的特征。文章强调扩增子测序为相对丰度数据，不能确认ZD-F13菌株持留，也不能由芽孢杆菌属（Bacillus）富集推断烟草特有亚硝胺下降；后续需株水平定量、产毒种鉴定与霉菌毒素靶向检测。
结论部分翻译如下：本研究证明贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）ZD-F13悬液在实验室规模使烟草叶真菌菌落数降低84%。电子鼻（E-nose）与气相色谱-离子迁移谱（GC-IMS）分析显示，青霉（Penicillium）+ZD-F13组的挥发性谱更接近正常叶组，在PCA得分图中相邻且部分重叠，而异于青霉（Penicillium）组。此外检出154个挥发信号，其中38个VIP>1，为理解霉相关挥发改变和品质监测潜在指标提供依据。在5 kg烟草叶实用评价中，贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）ZD-F13处理较未处理组使真菌菌落数降低50%。微生物群落分析进一步显示芽孢杆菌属（Bacillus）相对丰度由0.09%升至48.1%，但属水平16S rRNA基因测序不能确认施用菌株持留。总体结果支持ZD-F13用于烟草叶霉防控的潜力，同时凸显株水平定量的必要。该论文发表于《Microbiology Spectrum》。
