新鲜果品的采后病害在运输及储存过程中引起的损失非常惨重,是世界性的突出问题。解淀粉芽孢杆菌具有广谱的抑制病原真菌活性,稳定性高,抗逆性强,且生长速度快,因此被认为是一种非常理想的生防菌资源。本实验室前期筛选到具有广谱抑菌性且安全无毒的解淀粉芽孢杆菌B4,并证实在多种水果表面均能起到防腐保鲜作用。虽然解淀粉芽孢杆菌B4生防应用潜力大,但对其抑制病原菌的机理却不甚了解。B4菌株在静置条件下生物被膜形成能力强,成膜与生长、生防功能密切相关,因而以此为切入点进行抑菌机理研究。本论文筛选了对解淀粉芽孢杆菌B4生物被膜形成能力增强或减弱明显的因子(金属化合物),通过梨果实的体内抑菌试验建立B4菌株生物被膜形成和其采后果品生防效用的联系,同时研究金属化合物对B4菌株生物被膜形成分子调控的影响,为后续进一步提高B4菌株生防能力和B4菌株在采后果品生防保鲜的应用提供理论基础。具体研究成果如下:1.解淀粉芽孢杆菌B4(CGMCC No.13466)菌株全基因组序列总长4,158,281bp,总GC含量为45.97%,预测到4,103个编码基因。Nr数据库的比对结果显示,17%左右的基因被注释到贝莱斯芽孢杆菌,约16%的基因被注释到解淀粉芽孢杆菌。结合此前16S r DNA测序数据和比较基因组分析,我们认为B4菌株归属于解淀粉芽孢杆菌植物亚种。GO数据库共注释到2,997个基因,在分子功能一级类别中,有308个基因被注释到metal ion binding,因此我们推测B4菌株在培养过程中可能受金属化合物调控。2.氯化铁能够增强解淀粉芽孢杆菌B4生物被膜形成,而纳米氧化锌能有效抑制B4菌株的生物被膜形成能力。随着氯化铁浓度的升高,解淀粉芽孢杆菌B4生物被膜形成能力增强;对于纳米氧化锌而言,解淀粉芽孢杆菌B4的生物被膜形成能力随浓度的增加而下降,与之相对应的群集运动能力亦有所减弱。氯化铁和纳米氧化锌两者本身均不影响扩展青霉的生长,梨果实上的抑菌结果则表明,0.5 m M氯化铁作用下B4对扩展青霉发病率和病斑直径的抑制作用都得到了加强,而0.2 m M纳米氧化锌作用下B4菌株对扩展青霉的抑制明显被削弱,初步揭示了解淀粉芽孢杆菌B4生物被膜形成与其抑制病原菌作用的关系。3.荧光定量PCR结果表明,在解淀粉芽孢杆菌B4生物被膜形成初期,0.5m M氯化铁能够显著提高deg U和sin R的表达水平和下调che A基因的转录水平,而0.2 m M纳米氧化锌则可显著上调che A、tas A和sig D基因的转录,同时降低deg U基因的相对表达水平。对于成熟期生物被膜中的B4菌株,氯化铁显著下调sig D、tas A和che A基因的表达,纳米氧化锌也显著下调sig D、deg U、tas A和sin R基因的转录水平。我们推测,deg U基因可能是解淀粉芽孢杆菌B4生物被膜形成的重要调控基因之一。
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