引言：
本研究关注的是贝勒森芽孢杆菌ZF2，一种具有保护植物免受病原侵害潜力的菌株，通过分离健康黄瓜植物茎中的菌株ZF2，并对其进行全基因组序列分析，科研人员发现该菌株对多种植物细菌和真菌病原体，包括黄瓜叶斑病真菌，具有广泛的拮抗活性。
研究人员还发现了参与细菌定植的多个基因，包括与运动性、生物膜形成、鞭毛生物合成和包膜生物合成相关的基因，这些研究结果对今后研究，贝勒森芽孢杆菌ZF2的生物防治机制具有重要意义，并有助于该菌株在蔬菜病害防治中的应用。
贝氏芽孢杆菌的生物防治机制
贝氏芽孢杆菌（B. velezensis）是一种革兰氏阳性、杆状、运动、孢子形成和需氧细菌，在琼脂固化培养基上形成乳白色、粗糙的菌落，边缘略有不规则，根据DNA-DNA相关性值被科学家定义为为B. amyloliquefaciens的异型同义词。
贝氏芽孢杆菌根据核心基因组序列与B. amyloliquefaciens区分开来，在最近的一项研究中，这两个物种与“原始芽孢杆菌成员”枯草芽孢杆菌分开，迄今为止，许多研究已经调查了贝氏芽孢杆菌控制植物病害的潜力。
据报道，从樟脑中分离出的贝氏芽孢杆菌CC09，可作为控制小麦白粉病的生物防治剂，贝氏芽孢杆菌2A-2B从空气孢子虫的根际分离出来，已被证明对根腐病表现出很强的抑制作用。
科学家已经探索了贝氏芽孢杆菌LDO2（一种花生内生菌）、贝氏芽孢杆菌BAC03（从马铃薯普通黑星病抑制土壤中分离出来）和贝氏双歧杆菌RC 218（从小麦花药中分离）用于多种植物病害的生物防治。
黄瓜由黄瓜叶斑病真菌（C. cassiccola）引起的黄瓜叶斑病是黄瓜最重要的叶面病害之一，黄瓜叶斑病真菌是一种主要的植物真菌病原体，对包括黄瓜在内的许多植物物种造成重大经济损失，目前，化学防治是防治棒状孢子虫叶斑病的主要方法，但黄瓜叶斑病真菌对许多常用的杀菌剂产生了抗性，包括苯并咪唑、二羧亚胺和 N-苯基氨基甲酸酯。
所以科研人员开始探索生物防治，作为预防和抑制植物病害的替代解决方案，巨型黄曲霉可以控制花生仁上的黄曲霉，B.戊基葡聚糖L-1可用于控制梨环腐病，枯草芽孢杆菌BSCBE4，绿假单胞菌PA23和荧光假单胞菌ENPF1，在体外抑黄瓜叶斑病真菌的生长。
可惜的是，探索贝氏芽孢杆菌，对棒状孢子虫叶斑病的生物防治潜力的研究较少，贝氏芽孢杆菌对该病的生物防治机制仍有待阐明。
许多芽孢杆菌菌株已用于生物防治策略，作为植物病原体和/或植物生长促进剂的拮抗剂，这些主要依赖于各种次级代谢物的产生，包括脂肽、多肽、巨内酯、脂肪酸、聚酮和异香豆素，其中大多数表现出广泛的抗菌活性。
这些结构多样化的化合物，也可以影响根际的微生物群落或触发宿主防御反应，贝氏芽孢杆菌含有大量次级代谢物生物合成的基因簇，如基因簇srf，bmy和fen，被证明可以指导环状脂肽表面活性素，杆菌霉素和fengycin的合成。
基因簇MLN，BAE和DFN分别与聚酮酸宏乳素，杆菌烯和艰难杀虫素的合成有关，这些次生代谢物中的大多数有助于贝氏芽孢杆菌菌株，在根际土壤中的定植，贝氏芽孢杆菌 FZB42T显示出较强的定植能力和抗菌活性，其中一个主要因素是由于产生多种脂肽，包括表面活性蛋白、伊图林、杆菌霉素、凤青、支孢杆菌素、杆菌素。
贝勒森双歧杆菌QST713是抗绿霉病的拮抗剂，含有15个用于合成次生代谢物的基因簇，所有这些基因簇都显示出抗菌或抗菌活性，贝勒森双歧杆菌从棉花废料中分离出的M75，具有许多与合成具有抗菌活性，或抑制植物病原体的各种次生代谢物相关的基因。
从贝氏芽孢杆菌 G341中分离出的两种抗真菌化合物，已被鉴定为杆菌霉素，也被观察到抑制各种植物病原真菌的菌丝体生长，重要的是，定植和生物膜形成与芽孢杆菌属的生物控制密切相关。
基于以前的研究，许多与生物膜形成和定植相关的基因，已被证明在生物控制中发挥重要作用，包括鞭毛运动相关基因motA，motB和flgM和芽孢杆菌特异性生物膜形成途径基因kinB，spo0A，spo0F，degU和degS。
除了这些活动外，科研人员还报告了使用促进生长的物质，包括生长素、细胞分裂素和赤霉素促进植物生长，贝氏芽孢杆菌FZB42T可以产生吲哚-3-乙酸（IAA）和细胞分裂素，这两者都与植物生长促进有关。
本研究从健康黄瓜茎中，分离出对多种植物细菌和真菌病原体，具有拮抗活性的贝氏芽孢杆菌菌株ZF2，对ZF2的全基因组进行测序、注释，并与其他芽孢杆菌物种的代表性基因组进行比较，通过系统发育分析，确定ZF2的分类位置，及其与其他代表性芽孢杆菌属的关系。
基因组比较显示，参与次级代谢物生物合成的各种基因，以及与有益植物-细菌相互作用相关的功能基因，发生在ZF2基因组中，这些结果为贝氏芽孢杆菌的生物防治机制，提供了新的见解，有利于菌株ZF2，在植物病害生物防治中的实际应用。
挖掘与植物-细菌相互作用的功能基因
芽孢杆菌菌株最近被广泛用作生物防治剂，因为它们具有很强的耐受不利环境条件的能力，如高温、高压和盐度，并促进有益的植物-细菌相互作用，这些特性主要归因于与生物防治相关的各种功能基因，包括负责孢子形成，生物膜形成，细菌定植，鞭毛生物合成，植物生长促进和植物防御诱导的基因。
正如预期的那样，贝氏芽孢杆菌ZF2基因组，包含大量编码这些生物学功能的基因，具体而言，ZF2基因组中发生了不同的孢子形成基因，同源 Spo0A（AXY70842.1）作为枯草芽孢杆菌孢子形成的主要转录调节因子，SinR（AXY70880.1）及SinI（AXY70879.1）被鉴定为多效性DNA结合蛋白，对于孢子形成和枯草杆菌蛋白酶合成至关重要。
YqxM-SipW-TasA（AXY70883.1）操纵子编码TasA蛋白，该蛋白在生物膜中将细胞结合在一起，并与孢子形成有关，科研人员在ZF2基因组中，检测到许多与生物膜形成相关的调控基因，例如sigEFGH（编码RNA聚合酶孢子形成sigma因子），pgsABC（参与聚γ-谷氨酸合成）和escABC（编码转运蛋白渗透酶）。
为了成为有效的生物防治剂，B. velezensis菌株，是植物组织中运动和定植所必需的，有趣的是，我们的结果表明，ZF2具有swrABC基因，编码群体运动蛋白，与荚膜生物合成相关的胞外多糖操纵子，以及许多参与鞭毛生物合成的FLI和flg基因。
所有这些功能都被认为可以增强群体运动和定植，这些基因在ZF2和FZB42中高度相似，氨基酸鉴定率为97-100%，在枯草芽孢杆菌中未发现ZF168的许多功能基因T，或者相似度较低，原因可能是两种菌株属于不同的物种。
科研人员还发现，在ZF2基因组中，检测到多种编码与植物生长促进相关的蛋白质的基因，包括推定的吲哚-3-乙醛（IAA）、脱氢酶（dhaS），IAA乙酰转移酶（ysnE），生长素外排载体（ywkB），植酸酶和腈化酶（yhcX），这些基因负责IAA的产生，IAA被认为有助于芽孢杆菌菌株的植物生长促进能力。
菌株ZF2还具有编码参与3-羟基-2-丁酮合成的蛋白质的各种基因，包括乙酰乳酸脱羧酶（alsD），乙酰乳酸合酶（alsS），转录调节因子（alsR）和2，3-丁二醇脱氢酶（bdhA），并且在ZF2和FZB42中显示出高度相似性T（95-100%氨基酸同一性）。
据科研人员反馈，该化合物可改善植物生长并引发全身抗性，ZF2还含有许多与纤维素酶和蛋白酶生物合成相关的基因，包括编码丝氨酸蛋白酶（spr，ispA，aprX，yyjD和yyxA），葡聚糖酶（bglC和bglS），半乳糖激酶（galK，galE和galT），磷酸转移酶（lacE和lacF）和许多膜内蛋白酶（ydcA，ydiL）的基因。
这些基因在ZF2和FZB42中表现出高度的相似性，T（96 至 100% 氨基酸同一性），这些酶被认为与植物中芽孢杆菌的碳源，和纤维素利用有关，总而言之，这些发现表明贝氏芽孢杆菌（B. velezensis ZF2）适应了不同的环境，并具有促进植物生长的潜力。
结论：
在经过复杂的研究以后，科研人员终于确定，用贝氏芽孢杆菌开发生物防治剂，能很好地保护黄瓜免受棒状孢子虫叶斑病侵害，贝氏芽孢杆菌是从健康黄瓜植株茎中分离出的，对14种植物细菌和真菌病原菌具有广泛的拮抗活性，可用于黄瓜棒状孢子虫叶斑病的生物防治。
科研人员进行的全基因组测序，和比较基因组分析，也证实了菌株ZF2作为贝氏芽孢杆菌成员的分类学分类，ZF2基因组中还存在多个，与细菌定植和植物生长促进有关的基因，这些基因与贝氏芽孢杆菌 FZB42高度相似，这些特征表明，菌株ZF2可作为一种生物防治剂用于植物病害防治，并有助于深入了解贝勒森双歧杆菌的生物防治机制。
参考文献：
阿卜杜拉齐兹，乔莱特，《抗真菌芽孢杆菌菌株中的脂肽生物多样性》
阿尔瓦雷斯，卡斯特罗，《植物生长促进细菌解淀粉芽孢杆菌》
博里奥利，菲舍尔，《枯草芽孢杆菌作为生物防治剂》
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