解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens) ZG2的全基因组序列分析

作     者：任乾乾 李存曦 秦一帆 邓冰 王威浩 刘椰 张晓宇 

作者机构：山西农业大学食品科学与工程学院 

出 版 物：《微生物学通报》 (Microbiology China)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 

基　　金：山西农业大学校科技创新提升工程(CXGC202417) 山西农业大学曲沃果蔬研究院预制菜博士工作站(2024CCY-15-2) 山西省重点研发计划(202202130501011) 山西省现代农业产业技术体系建设专项资金(2024CYJSTX08-09) 

主　　题：解淀粉芽孢杆菌 全基因组测序 基因注释 抑菌机理 

摘      要：【背景】解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens) ZG2是本课题组前期从枣果表面分离筛选获得的一株具有生物防治效应的菌株，在果蔬采后病害防控中具有极好的应用前景。【目的】分析菌株ZG2的基因组序列信息，深入挖掘其功能基因及次级代谢产物基因资源，为将该菌株应用于果蔬采后病害生物防治提供理论依据。【方法】采用分光光度计法测定菌株ZG2的生长曲线；采用Illumina二代测序技术结合第三代高通量PacBio测序平台对其进行全基因组测序，并对测序数据进行基因组装、基因预测、功能注释以及预测次级代谢产物基因簇等；采用菌丝生长速率法验证菌株ZG2对链格孢菌的抑制作用，并通过防效实验进一步验证菌株ZG2对玉露香梨采后黑斑病害的防治效果。【结果】解淀粉芽孢杆菌ZG2在0-6 h处于生长迟缓期，在6-26 h处于对数期，26-46 h处于稳定期，46-58 h处于衰亡期。通过共线性分析得出B. amyloliquefaciens ZG2与B. velezensis FZB42、B. amyloliquefaciens GKT04的亲缘关系最近。(B. amyloliquefaciens)ZG2基因组全长为4.13 Mb，GC含量为46.09%，编码4 652个编码基因，将全基因组数据上传至NCBI，获得登录号为：CP172418。NR、Swissprot、KEGG、COG、TCDB、GO、PHI、VFDB、CAZY、Pfam数据库中注释到的基因分别为4 539、3 453、4 197、3 070、541、2 914、350、194、162、2 914个，预测到特异性内切-(1-3)，(1-4)-β-D-葡聚糖4-葡聚糖水解酶(lichenase/endo-beta-1，3-1，4-glucanase)(EC 3.***.1.73)、几丁质酶(chitinase)(EC 3.***.1.14)、溶菌酶(lysozyme)(EC 3.***.1.17)、内切葡聚糖酶(endo-beta-1，4-glucanase/cellulase)(EC 3.***.1.4)等多种水解酶，同时预测到13种次级代谢产物合成基因簇，编码大环内酰亚胺H(macrolactin H)、多烯类——多聚烯类抗生素抑菌物质(bacillaene)、丰原素(fengycin)、达菲菌素(difficidin)、儿茶酚型嗜铁素(bacillibactin)、抗菌二肽溶杆菌素(bacilysin)等抑菌物质。其中3个基因簇与已知化合物编码基因簇同源性较低，表明菌株ZG2具有合成新型且具有独特功能化合物的潜力。菌株ZG2发酵液对链格孢菌丝生长具有明显的抑制作用，抑制率为97.5%，对玉露香梨采后黑斑病第7 d的防治效果为53.55%。【结论】对菌株ZG2进行全基因组测序，全面揭示菌株ZG2基因组的构成和功能，深入分析了基因表达与合成抗菌性有机化合物的抑菌机制，并预测菌株ZG2的次级代谢产物合成基因簇，以及对菌株ZG2发酵液应用于链格孢菌的体内和体外防治效果的探究，为进一步挖掘菌株ZG2在果蔬采后领域的潜在应用价值提供理论依据。