一株西瓜枯萎病生防菌Bacillus methylotrophicus的筛选、鉴定及抑菌物质分析

作者：余红凤; 张琳; 毕钰; 王志刚; 徐伟慧^*; 黄欣冉; 郭嘉仪

来源：微生物学通报, 2023, 1-21.

DOI：10.13344/j.microbiol.china.230628

• 拮抗菌株
• 西瓜专化型尖孢镰刀菌
• 甲基营养型芽胞杆菌

【背景】西瓜专化型尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum f. sp. niveum， Fon)是西瓜枯萎病的致病菌，其严重威胁着连作西瓜的生产。【目的】筛选拮抗西瓜枯萎病菌的菌株，并推测其无菌上清液(cell-free supernatant， CFS)的抑菌成分，为其在农业生产中的应用提供理论依据。【方法】利用平板对峙法筛选拮抗Fon的菌株，通过盆栽试验验证其抑制西瓜枯萎病的能力，并通过扫描电镜、共聚焦显微镜观察和抗氧化酶活性测定等方法研究Fon暴露在拮抗菌株的次级代谢物下Fon孢子形态的变化、膜的完整性及造成的氧化损伤，通过二代Illumina HiSeq联合三代PacBio Sequel测序平台进行全基因组测序、LC-MS非靶代谢组学、超高液相色谱系统和高分辨率质谱(UHPLC-ESI-MS/MS)，明确拮抗菌株次级代谢物中的抑菌功能物质。【结果】从健康西瓜根际土筛选到一株优良的拮抗Fon的菌株J4，盆栽试验表明其对西瓜枯萎病的防治效果为72.6%。经全基因组学鉴定为Bacillus methylotrophicus J4，该菌株可产蛋白酶、淀粉酶、葡聚糖酶、纤维素酶并有分泌铁载体的能力，其衰亡期无菌上清液对Fon菌丝生长抑制率为71.87%，菌株J4的CFS使Fon孢子表面凹陷，破坏其细胞膜的完整性，造成细胞死亡。菌株J4诱导Fon菌丝体活性氧(reactive oxygen species， ROS)的积累；菌株J4的CFS引起Fon菌丝超氧化物歧化酶(superoxide dismutase， SOD)、过氧化氢酶(catalase， CAT)、过氧化物酶(peroxidase， POD)、谷胱甘肽还原酶(glutathione reductase， GR)活性，以及可溶性蛋白和丙二醛(malondialdehyde， MDA)含量的显著升高。该菌株基因组中含有13个抑菌功能的次级代谢产物合成基因簇，菌株J4的CFS中含有3种多肽化合物，并且这3种脂肽具有抑制Fon菌丝生长的能力，推测菌株J4上清液中的抑菌功能物质是伊枯草菌素A (iturin A)、丰原素(fengycin)和表面活性素(surfactin)。【结论】菌株J4对西瓜枯萎病有较强的防效，在西瓜枯萎病生物防治中具有广泛的应用前景。

• 单位
  齐齐哈尔大学