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在植物病害频发、化学杀菌剂问题凸显的背景下，研究人员对枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）KC14-1 展开全基因组测序分析。结果发现该菌株对多种病原菌有显著抑制作用，其基因组含多种抗菌物质合成基因簇。这为菌株开发利用提供了遗传基础。
在农业生产的大舞台上，植物病害一直是令农民们头疼不已的难题。每年，全球农作物因病害减产约 10 - 15%，经济损失高达数百亿美元。化学杀菌剂曾是防治植物病害的 “主力军”，但长期使用导致病菌产生抗药性，还严重破坏环境，威胁食品安全。随着人们对农产品绿色健康的关注度不断提高，寻找化学农药的替代方案迫在眉睫。在这样的背景下，生物防治成为了研究热点，而枯草芽孢杆菌凭借其广谱抗菌活性和生物安全性，成为生物防治领域的 “潜力股” 。
甘肃农业大学植物保护学院的研究人员对具有广谱抗菌活性的枯草芽孢杆菌 KC14-1 展开了深入研究。他们通过一系列实验，成功鉴定了该菌株，并对其全基因组进行测序、组装和校准。研究发现，KC14-1 对多种病原菌具有显著抑制作用，其基因组蕴含丰富的抗菌物质合成基因簇，这为该菌株的进一步开发利用和生物防治机制研究奠定了坚实基础。相关研究成果发表在《BMC Genomics》上。
为开展此项研究，研究人员主要运用了以下关键技术方法：一是筛选与鉴定技术，从甘肃白银土壤样本中分离出菌株，通过对峙培养筛选高活性生物防治菌株，并利用生理生化测试和基因测序鉴定菌株；二是全基因组测序技术，采用 PacBio 和 Illumina 平台对菌株进行测序；三是生物信息学分析技术，利用多种软件和数据库对测序结果进行组装、注释和功能分析。
研究结果如下：
- 拮抗细菌菌株的筛选：以藤仓镰刀菌（F. fujikuroi）、立枯丝核菌（R. solani）等五种病原菌为靶标，对生物防治菌株 KC14-1 和 KC14-2 进行抗真菌活性测试。结果显示，KC14-1 对五种病原菌均有抑制作用，且在第三天和第七天的抑制效果优于 KC14-2，表明 KC14-1 具有广谱抗真菌活性。
- 菌株 KC14-1 的鉴定：通过形态观察、生理生化测试和 16S rRNA、gyrA、gyrB 基因测序及系统发育树构建，确定 KC14-1 为枯草芽孢杆菌。其菌落特征明显，能利用多种碳源，在 8% NaCl 环境下正常生长。
- 枯草芽孢杆菌菌株 KC14-1 的全基因组序列分析：该菌株基因组由一条环状染色体组成，大小为 3,908,079 bp，GC 含量为 43.82%，编码 3895 个基因。同时，还对非编码 RNA、基因岛、CRISPR 等进行了预测分析。
- 基本功能注释：利用多个数据库对基因进行注释，发现许多基因参与多种代谢途径。KEGG 注释显示，3878 个基因富集在 133 条代谢途径中；GO 注释涵盖细胞学成分、分子功能和生物途径等多个方面；COG 注释将基因分为 25 类，其中 22 类有基因富集；CAZy 注释发现多种碳水化合物酶相关基因。此外，预测出 9 个次生代谢物基因簇，表明该菌株有合成多种次生代谢物的潜力。
研究结论和讨论部分指出，枯草芽孢杆菌 KC14-1 对多种病原菌表现出强大的抑菌活性，具备生物防治的潜力。通过全基因组测序分析，揭示了其基因组特征和抗菌物质合成相关基因簇。其中，丰原素（fengycin）、杆菌菌素（bacillibactin）等基因簇的高同源性，以及多种细胞壁水解酶相关基因的存在，为其抑菌机制提供了解释。虽然初步研究表明其抑菌效果与已知抑菌物质有关，但不排除未知代谢物的作用。此项研究为开发新型杀菌剂、利用该菌株进行病害防治提供了理论依据，对推动农业可持续发展具有重要意义。
