基因组学与代谢组学辅助解析贝莱斯芽孢杆菌D83的生防促生机制及其农业应用潜力

本研究通过基因组学和代谢组学技术揭示了贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）D83的多重功能：广谱抑制8种植物病原真菌（如茄腐镰刀菌Fusarium oxysporum），并通过产吲哚乙酸（IAA）、固氮、溶磷等特性显著促进玉米和烟草生长（较市售菌剂效果提升30%）。全基因组测序（3.9 Mb，GC含量46.5%）鉴定出丰产素（fengycin）、表面活性素（surfactin）等12个次级代谢产物合成基因簇，LC-MS/MS证实其分泌抗菌代谢物和植物激素，为开发生物农药和绿色菌肥提供新资源。

　　

贝莱斯芽孢杆菌D83的分离与功能鉴定

从三七（Panax notoginseng）连作土壤健康植株根际分离的D83菌株，经16S rRNA鉴定为贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）。平板对峙实验显示其对茄腐镰刀菌（Fusarium oxysporum）、立枯丝核菌（Sclerotium rolfsii）等8种病原真菌抑制率达61.79%-88.11%，挥发性有机物（VOCs）抑制率为37.25%-79.88%，表明其具备双重抗菌机制。

促生长特性与盐胁迫适应性

D83在CAS培养基上形成橙色晕圈（铁载体阳性），可溶解无机/有机磷，分泌IAA（Salkowski法检测）和纤维素酶。13% NaCl浓度下仍能生长，凸显其盐碱地应用潜力。盆栽试验中，D83处理使玉米种子发芽率提升至95%（对照85%），烟草幼苗生物量增加2.3倍，叶片过氧化氢酶（CAT）活性显著升高（P<0.01），丙二醛（MDA）含量降低，表明其增强植物抗逆性。

基因组解析与次级代谢潜力

PacBio测序获得3,929,757 bp环状染色体，预测3,987个编码基因。antiSMASH分析发现12个次级代谢基因簇，包括100%同源的表面活性素（srfAB）、丰产素（fenB）和地非西丁（difficidin）合成簇。PCR扩增验证了ituD（iturin合成酶）和yndJ（未知蛋白）等关键基因存在。系统发育树显示D83与已知生防菌FZB42聚枝，支持其功能保守性。

代谢组学的化学武器库

LC-MS/MS鉴定2,648种代谢物，包括抗生素纳他霉素（Natamycin）和植物激素IAA。值得注意的是，虽基因组预测到bacillaene合成簇，但培养条件下未检测到该物质，推测需特定诱导条件。与市售菌剂（含枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis）相比，D83发酵液使玉米根鲜重增加45%（P<0.001），凸显其制剂开发价值。

农业应用展望

D83的多重功效（生防+促生+耐盐）使其成为可持续农业的理想候选。后续需开展田间试验验证其防控三七根腐病的实效，并通过添加前体物质（如L-色氨酸）激活沉默基因簇，进一步提升代谢物产量。该研究为设计新型微生物肥料提供了分子靶点和菌种资源。