原文链接：Surfactin and fengycin contribute differentially to the biological activity of Bacillus subtilis NCD-2 against cotton verticillium wilt - ScienceDirect

• •B. subtilis strain NCD-2 is a biocontrol agent for cotton verticillium wilt.

• •Fengycin was main antifungal compound against V. dahliae.

• •Surfactin mainly affected the root colonization of strain NCD-2.

• •Both fengycin and surfactin contribute to the biocontrol efficiency.

亮点

• 枯草芽孢杆菌菌株 NCD-2 是棉花黄萎病的生物控制剂。

• 丰原素是抗大丽轮枝菌的主要抗真菌化合物。

• 表面活性素主要影响菌株 NCD-2 的根定植。

• 丰原素和表面活性素都有助于提高生物防治效率。

Bacillus subtilis strain NCD-2 is a promising biocontrol agent for soil borne plant diseases. A previous study indicated that strain NCD-2 could produce surfactin and fengycin simultaneously. In this study, the exact roles of surfactin and fengycin in strain NCD-2 against cotton verticillium wilt were determined by knockout of the surfactin synthetase gene srfAA and the fengycin synthetase gene fenC. Compared to the wild-type strain NCD-2, the fengycin-deficient mutant ΔFenC decreased the antifungal ability toward Verticillium dahliae, but the surfactin-deficient mutant ΔSrfAA mainly decreased the swarming and biofilm formation abilities of strain NCD-2. Comparatively, the fengycin and surfactin double mutant ΔFenC/SrfAA decreased the antifungal activity and swarming and biofilm formation abilities to more significant levels. The colonization abilities of the wild type strain NCD-2 and its derivative mutants were compared in the cotton rhizosphere. Compared to the wild-type strain NCD-2, ΔSrfAA and ΔFenC/SrfAA exhibited the poorest colonization ability. RT-qPCR results confirmed that knockout of the srfAA and fenC genes decreased the expression of biofilm formation-related genes. The biocontrol abilities of the strains against cotton verticillium wilt were evaluated in a greenhouse. All mutants decreased the biocontrol abilities against cotton verticillium wilt, while ΔFenC/SrfAA showed the poorest biocontrol ability, followed by ΔFenC. Taken together, fengycin was the main antifungal active compound, and surfactin affected root colonization. Both the antifungal ability and root colonization of strain NCD-2 played important roles in suppressing cotton verticillium wilt.

摘要

枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）菌株 NCD-2 是一种很有前景的土壤植物病害生物控制剂。先前的一项研究表明，NCD-2 菌株可同时产生表面活性素和丰原素。本研究通过敲除表面活性素合成酶基因 srfAA 和丰原素合成酶基因 fenC，确定了表面活性素和丰原素在菌株 NCD-2 抵抗棉花黄枯萎病中的确切作用。与野生型菌株NCD-2相比，丰原素缺陷突变体ΔFenC降低了对大丽轮枝菌的抗真菌能力，但表面活性素缺陷突变体ΔSrfAA主要降低了菌株NCD-2的簇生和生物膜形成能力。相比之下，丰原素和表面活性素双突变体ΔFenC/SrfAA的抗真菌活性、簇集能力和生物膜形成能力的降低程度更为显著。比较了野生型菌株 NCD-2 及其衍生突变体在棉花根际中的定殖能力。与野生型菌株 NCD-2 相比，ΔSrfAA 和 ΔFenC/SrfAA 的定殖能力最差。在温室中评估了菌株对棉花黄萎病的生物防治能力。所有突变体对棉花黄萎病的生物防治能力都有所下降，其中ΔFenC/SrfAA的生物防治能力最差，其次是ΔFenC。综上所述，丰原素是主要的抗真菌活性化合物，表面活性素影响根的定殖。菌株 NCD-2 的抗真菌能力和根定植能力在抑制棉花黄萎病中都发挥了重要作用。

表1 本研究所用的菌株和质粒

表2  本研究所用的DNA引物

图 1. 野生型菌株 NCD-2 及其衍生菌株的生长曲线、溶血活性、成群运动性和生物膜形成。(A) 生长曲线。(B) 溶血活性。(C) 蜂拥运动。(D) 生物膜的形成。

图 2. 野生型菌株 NCD-2 及其衍生菌株的细菌悬浮液（A）和脂肽提取物（B）的抗真菌活性，以及野生型菌株 NCD-2 及其衍生菌株产生的丰原素（C）和表面活性素（D）的 FPLC 分析。

图 3. 用菌落计数法检测棉花根际中野生型菌株 NCD-2 和衍生菌株的种群动态。

 (A) 接种细菌后 0 天、 (B) 接种细菌 7 天后、 (C) 接种细菌 21 天后、 (D) 接种细菌 35 天后。

图 4. RT-qPCR 分析野生型菌株 NCD-2 和衍生         图 5. 野生型菌株 NCD-2 及其衍生菌株对棉花黄萎病

菌株在棉花根际中生物膜形成相对基因的表达。           的生物防治效果