阐明Bacillus velezensis WY-65在基础培养基和混合营养培养基中的代谢特征：一种用于防治花生网斑病的生物控制方法

《Journal of Biological Engineering》：Elucidating the metabolic landscape of Bacillus velezensis WY-65 in basic and cocktail nutrient media: a biocontrol approach against peanut web blotch

花生网斑病防治中，Bacillus velezensis WY-65在混合培养基（CFM）下显著提升抗真菌代谢物产量，细胞外上清液抑制病原菌率达87.68%，田间试验显示防治效率92%，且代谢组学分析揭示CFM增强苯丙氨酸、色氨酸合成等途径，关键活性物质3-吲哚丙烯酸和L-色氨酸在200μL时抑菌效果最佳。

　　

摘要

背景

在本研究中，混合培养基显著增强了抗真菌代谢产物的生成，从而改善了由Peyronellaea arachidicola引起的花生网斑病的抑制效果。

结果

从栽培的花生土壤中分离出一种新的拮抗细菌菌株，并鉴定为Bacillus velezensis WY-65。此外，还研究了WY-65菌株在两种发酵条件下的代谢组谱：基础发酵培养基（BFM）和混合发酵培养基（CFM）。体外实验表明，WY-65在CFM中培养后的无细胞上清液（CFS）对P. arachidicola的抑制率为87.68%，而在BFM中培养后的CFS抑制率为61.42%。针对花生网斑病的温室试验显示，CFM的病害控制效率为92%，而BFM的病害控制效率为86%。使用CFM处理后，病害发生率降至8.71%，而使用BFM处理后的病害发生率为15%。相比之下，对照组的病害发生率为95%。CFS显著影响了P. arachidicola的外排泵并产生了活性氧（ROS）。通过基于非靶向LC-MS/UHPLC的代谢组学分析，我们发现了受培养基组成影响的独特代谢特征，发现CFM中富集了多种生物活性次级代谢产物，包括3-吲哚丙烯酸和L-色氨酸。KEGG差异丰度（DA）分析表明，WY-65菌株在CFM中培养时经历了广泛的代谢重编程，特别是在氨基酸生物合成以及苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸合成途径中表现出显著富集。途径拓扑分析进一步表明，甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸的代谢以及苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的合成途径具有最大的影响和重要性，突显了它们在应激适应和抗菌前体生物合成中的核心作用。使用合成化学物质进行的体外验证测试证实了这些化合物的生物活性。在200 μL浓度下，3-吲哚丙烯酸和L-色氨酸分别表现出最高的抗真菌活性（91%和89%），而在150 μL（87% vs 75%）和300 μL（89% vs 80%）浓度下的活性相对较低。

结论

我们的研究结果揭示了培养基对WY-65菌株代谢组的调节作用，并强调了其作为可持续管理花生网斑病的强大生物控制剂的潜力。

临床试验

不适用。

图形摘要