中國(guó)微生物菌種查詢(xún)網(wǎng) 能夠利用多種碳源成功、快速繁殖是生防菌實(shí)現(xiàn)生防效果的基礎(chǔ)，前期研究中發(fā)現(xiàn)菌株L-1能夠在果實(shí)傷口中成功、快速定殖，本研究從基因?qū)W角度進(jìn)一步闡明了菌株L-1含有459個(gè)基因與碳水化合物酶類(lèi)合成相關(guān)，255個(gè)基因參與碳水化合物轉(zhuǎn)運(yùn)與代謝，并且有112個(gè)基因參與到多種糖類(lèi)代謝通路中，說(shuō)明菌株L-1具有利用多種碳源進(jìn)行快速生長(zhǎng)和繁殖的潛力。
具有應(yīng)用潛力的生防菌株需要能夠耐受極端環(huán)境。本研究中的菌株L-1可以在含有10% NaCl培養(yǎng)液中生長(zhǎng)繁殖，代謝產(chǎn)物耐高溫、紫外照射、酸、堿以及蛋白酶降解。此外，菌株L-1具有產(chǎn)生亞精胺的腈脒合酶以及海藻糖運(yùn)輸和感受蛋白的基因，亞精胺不僅是植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，而且具有保護(hù)機(jī)體耐受高鹽、低溫、低濕和過(guò)氧環(huán)境，而海藻糖(trehalose)作為一種滲透保護(hù)劑，具有保護(hù)有機(jī)體忍受高鹽、低溫和低濕環(huán)境的功能。以上結(jié)果均揭示了菌株L-1及其代謝產(chǎn)物具有耐極端環(huán)境的能力。
前期研究中發(fā)現(xiàn)菌株L-1能夠拮抗梨輪紋病菌，本研究中菌株L-1對(duì)梨灰霉、青霉病菌也表現(xiàn)出顯著的拮抗活性，抑菌譜廣。全基因組結(jié)果顯示菌株L-1具有產(chǎn)生多種聚酮糖、肽聚糖和多肽類(lèi)等抗性化合物相關(guān)的基因簇，以及β-1, 3-葡聚糖酶和幾丁質(zhì)酶合成相關(guān)的基因。脂肽類(lèi)化合物表面活性素(surfactins)以及其他非核糖體合成脂肽類(lèi)化合物可以作為信號(hào)分子，作用于生物膜誘導(dǎo)植物抗性來(lái)實(shí)現(xiàn)防病效果，bacillibactin可以作為含鐵載體通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)鐵離子實(shí)現(xiàn)防病效果，多種脂肽類(lèi)及肽聚糖類(lèi)化合物菌具有拮抗病原菌的作用。β-1, 3-葡聚糖酶和幾丁質(zhì)酶是作用于病原菌細(xì)胞壁的酶類(lèi)，能夠催化病原菌細(xì)胞壁水解，引起病原菌壞死和細(xì)胞壁降解從而減少病害發(fā)生和水果腐爛。以上結(jié)果均說(shuō)明菌株L-1具有產(chǎn)生拮抗病原菌的抗生素和水解酶類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)病害防治的能力。
此外，全基因序列結(jié)果顯示菌株L-1含有乙酰乳酸合酶與乙酰乳酸脫羧酶活性相關(guān)基因，能夠降解形成乙偶姻(acetoin)，乙偶姻具有誘導(dǎo)植物抗性的能力，說(shuō)明菌株L-1具有誘導(dǎo)植物抗性來(lái)實(shí)現(xiàn)防病的目的。該結(jié)果與前期研究中菌株L-1能夠誘導(dǎo)皇冠梨果實(shí)抗性相關(guān)酶活性表達(dá)的結(jié)果一致。
龐學(xué)群等總結(jié)拮抗菌控制果蔬采后病害的機(jī)制主要包括：產(chǎn)生胞外抗生素，微生物之間的空間、養(yǎng)分等競(jìng)爭(zhēng)，直接作用于病原菌，產(chǎn)生幾丁質(zhì)酶和葡聚糖酶等能降解真菌細(xì)胞壁的胞外酶使病原菌細(xì)胞滲漏、破裂而受到抑制。前期研究結(jié)果顯示菌株L-1能夠顯著拮抗梨輪紋病菌，在果實(shí)傷口上快速定殖，誘導(dǎo)植物抗性相關(guān)酶活性表達(dá)，本研究結(jié)果進(jìn)一步表明菌株L-1對(duì)梨灰霉菌、青霉菌也具有顯著的拮抗活性，并從無(wú)菌發(fā)酵液拮抗活性的穩(wěn)定性測(cè)定結(jié)合全基因序列分析說(shuō)明菌株L-1能夠利用多種碳源進(jìn)行生長(zhǎng)，菌株抗逆性強(qiáng)，拮抗活性穩(wěn)定，通過(guò)產(chǎn)生多種次生拮抗類(lèi)化合物和水解病原菌的酶類(lèi)，以及誘導(dǎo)寄主抗性多種作用機(jī)制實(shí)現(xiàn)防病目的。貝萊斯芽孢桿菌L-1是一株具有較大應(yīng)用潛力的生防菌株，其最佳發(fā)酵條件、應(yīng)用劑型以及主要次生代謝產(chǎn)物分離有待進(jìn)一步研究和發(fā)掘。