2023年4月3日，中科院2区TOP期刊molecules在线发表了澳门新浦新京5197植物线虫研究室题为“Volatile organic compounds of Bacillus velezensis GJ-7 against Meloidogyne hapla through multiple prevention and control modes“的研究论文。该论文的研究结果表明贝莱斯芽孢杆菌GJ-7的挥发性代谢物质可以通过多种途径帮助三七抵抗北方根结线虫的侵染。

贝莱斯芽孢杆菌GJ-7是本团队从三七根际土壤中分离得到的一株有益根际促生细菌。体外拮抗试验表明贝莱斯芽孢杆菌GJ-7可有效拮抗北方根结线虫，其发酵上清液可抑制根结线虫意味着其可能产生抗根结线虫的次生代谢物质，在温室盆栽试验中也表现出显著的防治效果。因此，进一步深入研究贝莱斯芽孢杆菌GJ-7的主要拮抗物质，对其生物农药和生物有机肥的开发具有重要意义。

本研究通过活性物质稳定性、非挥发性和挥发性分析等一系列实验确定了贝莱斯芽孢杆菌GJ-7产生的活性物质为挥发性化合物。通过使用SPME-GC/MS技术对贝莱斯芽孢杆菌GJ-7产生的挥发性物质进行分析鉴定 (图1)，从菌株上清液中共检出6种特征挥发性物质，分别为3-甲基-1-丁醇（3-methyl-1-butanol）、3-甲基-2-戊酮（3-methyl-2-pentanone）、5-甲基-2-己酮（5-methyl-2-hexanone）、 二庚酮（2-heptanone）、2,5-二甲基吡嗪（2,5-dimethylpyrazine）和6-甲基-2庚酮（6-methyl-2-heptanone）。

图1 顶空固相微萃取结合GC/MS分析挥发性物质成分；(A) LB培养基；(B)菌株GJ-7发酵上清液。

细菌挥发性代谢物的杀线虫机制及化学结构与传统的熏蒸剂相似，其作用方式主要包括以下几个方面：直接触杀、熏蒸、趋避或吸引。本研究中，我们对贝莱斯芽孢杆菌GJ-7挥发性物质作用线虫的方式进行了评估，包括对二龄幼虫的触杀活性和对卵孵化的直接接触抑制活性，对二龄幼虫和卵的熏蒸抑制活性。结果表明由贝莱斯芽孢杆菌GJ-7产生的6个VOC对二龄幼虫和卵均具有一定的直接接触抑制活性和熏蒸抑制活性。另外，趋化实验结果表明这6个VOC对二龄幼虫均具有趋避活性。综合以上数据表明贝莱斯芽孢杆菌GJ-7的挥发性代谢物质可以通过三种模式来帮助植物抵抗根结线虫（图2）：① 熏蒸或直接抑制虫卵孵化；② 熏蒸或直接接触杀死幼虫；③ 趋避二龄幼虫侵染寄主植物。

图2贝莱斯芽孢杆菌GJ-7挥发性物质对根结线虫的作用模式

澳门新浦新京5197线虫研究室吴文涛为该论文的第一作者，王扬教授和何霞红教授为该论文的共同通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划(2021YFD1000204)、中国农业研究体系(CARS-21)和云南省重大科技专项(202102AE090042)项目资助。