貝萊斯芽孢桿菌的分類、次級(jí)代謝產(chǎn)物及應(yīng)用

陳 龍，吳興利，閆曉剛，魏炳棟，張芳毓

(吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，吉林 公主嶺136100)

目前，芽孢桿菌在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中發(fā)揮著越來越重要的作用。貝萊斯芽孢桿菌在自然界中廣泛分布，且易于分離和培養(yǎng)。該菌因生長(zhǎng)快、抗逆性強(qiáng)、代謝產(chǎn)物豐富、對(duì)人和動(dòng)物安全無毒而被廣泛研究人員所關(guān)注。Dunlap等[1]通過基因組學(xué)系統(tǒng)分類重新將Bacillusamyloliquefacienssubsp.plantarum,Bacillusmethylogrophicus以及Bacillusoryzicola歸類為B.velezesis。近年來，B.velezesis在生防菌劑領(lǐng)域中進(jìn)行了大量研究報(bào)道。例如：B.velezensisGH1-13[2]、B.velezesisS3-1[3]、B.velezesisFZB42[4]、B.velezesisM75[5]、B.velezesisLS69[6]、B.velezesis9912D[7]、B.velezesisS499[8]以及B.velezensisSQR9[9]等。上述研究報(bào)道，B.velezesis具有豐富的次級(jí)代謝產(chǎn)物來競(jìng)爭(zhēng)性的抑制植物病原微生物，有望成為高效生防菌劑的潛能。本文重點(diǎn)對(duì)貝萊斯芽孢桿菌在最新分類、次級(jí)代謝產(chǎn)物、木質(zhì)纖維素利用以及飼料添加劑等方面的報(bào)道進(jìn)行綜述，為貝萊斯芽孢桿菌的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1 B. velezesis分類

B.velezensis首次由Ruiz-Garc'等[10]分離自西班牙南部Malaga 城市貝萊斯河河口, 該菌為革蘭氏陽性細(xì)菌，可在15～45 ℃和pH 5.0～10.0的范圍內(nèi)生長(zhǎng)。目前，由于Bacillusamyloliquefaciens、Bacillusmethylotrophicus、Bacillussubtilis、B.velezensis以及Bacillussiamensis具有高表型相似性，造成很多研究報(bào)道中菌株混淆和鑒定錯(cuò)誤等現(xiàn)象。因此，僅以常規(guī)的鑒定方法來區(qū)分這些相似度極高的微生物，具有很大的爭(zhēng)議[1,11]。在傳統(tǒng)鑒定方法中，16S rRNA基因一直被認(rèn)為是定義細(xì)菌分類和系統(tǒng)發(fā)育的經(jīng)典方法，但很多研究報(bào)道的結(jié)果常常具有爭(zhēng)議性，導(dǎo)致菌株鑒定的混亂[12]。最近，基于基因組學(xué)系統(tǒng)分類的方法，通過基因組與基因組的距離計(jì)算(GGDC)、比較基因組學(xué)構(gòu)建菌株間系統(tǒng)發(fā)育樹、平均核苷酸同源性 (ANI)以及數(shù)字DNA-DNA雜交(dDDH) 等技術(shù)相結(jié)合，被認(rèn)為是鑒定和區(qū)分菌株更為精確的方法[13-15]。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，Chan等[16]認(rèn)為ANI是一種公認(rèn)的菌種鑒定新標(biāo)準(zhǔn)，其通過基因組間進(jìn)行比對(duì)能夠更加精確的區(qū)分亞種層面上的相似菌株。因此，通過基因組學(xué)分類鑒定有望成為區(qū)分芽孢桿菌菌株的精確標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)，為B.velezensis相似菌株在亞種分類層面上提供更為精準(zhǔn)的方法。

在先前的報(bào)道中，發(fā)現(xiàn)B.velezensis的16S rRNA基因序列與Bacillusamyloliquefaciens的相似性可達(dá)99%。經(jīng)過DNA-DNA親緣值分析，Wang等[18]曾認(rèn)為B.velezensis是Bacillusamyloliquefaciens的同義詞。但經(jīng)過比較基因組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，B.velezensisNRRL B-41580T與Bacillusamyloliquefaciens并非同種菌；相反，它與Bacillusmethylotrophicus更為相似[1]。與此同時(shí)，有文獻(xiàn)從水稻 (Oryza sativa) 中分離的內(nèi)生菌Bacillusoryzicola，該菌株在溫室試驗(yàn)中具有植物-病原菌拮抗活性，其16S rRNA基因與Bacillussiamensis以及Bacillusmethylotrophicus序列相似度可達(dá)99.7%[19]，這使得B.velezensis及其相似菌株的區(qū)分與鑒定成為研究的熱點(diǎn)。為了更好地區(qū)分這些相似度極高菌株的系統(tǒng)遺傳學(xué)，Dunlap等[1]報(bào)道了BacillusoryzicolaKACC18228的全基因測(cè)序，并與B.velezensisNRRLB-41580T、BacillusmethylotrophicusKACC13015T、Bacillusamyloliquefacienssubsp.plantarumFAB42T進(jìn)行了比較基因組分析，結(jié)果顯示了全基因上僅有微小的差異，且菌株間DNA-DNA雜交值經(jīng)比較計(jì)算后均大于84%，遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)物種70%的閾值，因而可視為同種菌株。2018年，F(xiàn)an等[2]提出了新分類單元“operational groupB.amyloliquefaciens”的概念，如圖1所示，即將Bacillusamyloliquefaciens、Bacillussiamensis和Bacillusvelezensis歸為一個(gè)工作組[20]。在此基礎(chǔ)上，F(xiàn)an等進(jìn)一步通過四核苷酸(TETRA)、ANI、平均氨基酸同一性(AAI)和dDDH等技術(shù)對(duì)B.amyloliquefaciens、B.amyloliquefacienssubsp.plantarum、Bacillussiamensis以及B.velezensis的相關(guān)代表菌株進(jìn)行菌種分類鑒定，結(jié)果顯示FZB42與B.velezensis間的TETRA, ANI, AAI, DDH 以及16S rRNA值分別為0.9991%、98.30%、99.11%、87.10%和99%, 根據(jù)微生物基因組分類標(biāo)準(zhǔn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于物種閾值。因此，將Bacillusamyloliquefacienssubsp.plantarumFAB42T更名為B.velezensisFZB42T[21]。不僅如此，這些菌株在形態(tài)學(xué)、生理學(xué)、化學(xué)分類和系統(tǒng)分析結(jié)果表明，它們具有表型和基因型的一致性。由于B.velezensis首次發(fā)現(xiàn)的時(shí)間早于其他菌株，因此，Bacillusoryzicola、Bacillusmethylotrophicus、Bacillusamyloliquefacienssubsp.plantarum重新歸類并命名為B.velezensis[1]。

圖1B.velezensisFZB42的NJ系統(tǒng)進(jìn)化樹[20]
Fig.1 The NJ phylogenomic tree ofB.velezensisFZB42[20]

2 B. velezensis次級(jí)代謝產(chǎn)物及應(yīng)用

目前，B.velezensis菌株主要分離來自植物根系，其可以通過分泌植物激素，如生長(zhǎng)素和其他揮發(fā)性有機(jī)化合物促進(jìn)作物生長(zhǎng)[22-23]；同時(shí)，B.velezensis能夠分泌多種抗生素類物質(zhì)和鐵載體來抑制植物病原菌，其中部分菌株有望成為商業(yè)化的生防菌劑。近年來，主要圍繞B.velezensis的次級(jí)代謝產(chǎn)物進(jìn)行了大量研究報(bào)道。研究人員通過全基因組生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)在B.velezensis基因組上具有許多次級(jí)代謝基因簇與抑菌化合物的合成有關(guān)。目前，研究較為清晰是B.velezensis的代表菌株FZB42，該菌分離來自玉米根系附近的土壤，在過去的二十年里，研究者們對(duì)其生物學(xué)特性和相關(guān)分子機(jī)制進(jìn)行了一系列研究，結(jié)果清晰發(fā)現(xiàn)B.velezensisFZB42作為根系菌具有促進(jìn)植物生長(zhǎng)的生物學(xué)作用。這與B.velezesisFZB42能夠分泌大量具有抗菌活性的次級(jí)代謝物密切相關(guān)。到目前為止，F(xiàn)ZB42基因組包含13個(gè)具有公認(rèn)抗菌作用的次級(jí)代謝物的基因簇。主要包括：脂肽類抗生素(surfactin、fengycin、bacillomycin D)、聚酮化合物 (macrolactin、bacillaene、difficidin、oxydifficidin)以及多肽類物質(zhì)(plantazolicin、amylocyclicin、bacilysin)[24]，而次級(jí)代謝基因簇nrs和type III polyketide的最終產(chǎn)物至今未被鑒定。在近幾年內(nèi)，相關(guān)研究人員陸續(xù)報(bào)道了其他B.velezensis豐富的次級(jí)代謝產(chǎn)物。 Jin等[3]報(bào)道從黃瓜根際土壤中分離得到的B.velezesisS3-1，能抑制植物病原菌Botrytiscinerea，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，且B.velezesisS3-1基因組能夠合成13種脂肽抗生素，屬于surfactin、iturin、fengycin家族。Blom等[25]報(bào)道BacillusvelezensisCAU B946從水稻根系中分離出來，產(chǎn)生多種抗生素類物質(zhì)，例如：lipopeptides、polyketides和bacilysin，能夠抑制由植物病原真菌引起的幾種植物病害，包括：煙草黑頭，稻殼枯萎病，棉花枯萎病，棉花黃萎病，小麥痂病等。最新研究發(fā)現(xiàn)B.velezesisSQR9的誘變菌株, 由非核糖體合成的脂肽(fengycin，bacillomycinD)、聚酮類化合物(macrolactin, difficidin, bacillaene)、二肽bacilysin、胞外多糖以及揮發(fā)性有機(jī)化合物能夠有效誘導(dǎo)擬南芥的自身系統(tǒng)抗性來抵抗植物病原菌Pseudomonassyringae和Botrytiscinerea[9]。而與上述B.velezesis不同的是，Hao等報(bào)道的從小麥根系分離得到的B.velezesisYAUB9601-Y2同樣可產(chǎn)生多種非核糖體多肽合成酶(NRPSs，nonribosomal peptide synthetases)和酮化合物合成酶(PKS，polyketide synthases)，例如：bacillomycin D、fengycin和difficidin，而在YAU B9601-Y2的基因組中還發(fā)現(xiàn)了合成和修飾mersacidin的完整基因簇，在其他B.velezesis菌株中并未發(fā)現(xiàn)[26]。由于B.velezesis大部分分離來自植物根系及土壤中，具有相同的次級(jí)代謝基因簇，但其組成和結(jié)構(gòu)還需進(jìn)一步驗(yàn)證和分析；且由于同種菌株間分離來源的不同，仍會(huì)存在次級(jí)代謝產(chǎn)物的差異性。

為區(qū)分不同種屬芽孢桿菌在次級(jí)代謝產(chǎn)物方面的差異，在2018年最新研究報(bào)道中，F(xiàn)an等[20]通過將代表菌株B.velezensisFZB42、B.subtilis168T、B.subtilis3610以及B.amyloliquefaciensDSM7T進(jìn)行比較基因組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，B.subtilis168T與B.amyloliquefaciensDSM7T的基因組中參與抗菌化合物合成的基因簇?cái)?shù)量遠(yuǎn)低于B.velezensisFZB42。研究表明，合成bacillomycin D、macrolactin、difficidin、plantazolicin以及orphan nrsA-F等次級(jí)代謝基因簇均未在B.subtilis168T和B.amyloliquefaciensDSM7T的基因組中出現(xiàn)。值得注意的是，B.amyloliquefaciensDSM7T及相關(guān)B.amyloliquefaciens的代表菌株均缺少由非核糖體合成的抗真菌脂肽(bacillomycin D，fengycin)以及聚酮化合物(difficidin，macrolactin)等次級(jí)代謝基因簇，而這些次級(jí)代謝基因簇恰恰與促植物生長(zhǎng)密切相關(guān)。RiPPs(ribosomally synthesized and post-translationally modified peptides) 是經(jīng)核糖體合成和翻譯后修飾的多肽，主要由N端前體和C端核心區(qū)域組成。目前，在B.velezensisFZB42中發(fā)現(xiàn)兩個(gè)具有抑菌活性的RiPPs，分別為：plantazolicin和amylocyclicin，且均未在B.subtilis168T、B.subtilis3610以及B.amyloliquefaciensDSM7T中發(fā)現(xiàn)。此外，在B.velezensisFZB42和B.amyloliquefaciensDSM7T的全基因組中還發(fā)現(xiàn)抗菌肽Lci。從上述內(nèi)容可以看出，與B.subtilis168T、B.subtilis3610以及B.amyloliquefaciensDSM7T相比，B.velezensisFZB42在合成次級(jí)代謝產(chǎn)物能力方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)[20]。目前，B.velezensisFZB42作為革蘭氏陽性根系促生細(xì)菌(PGPR，plant growth promoting bacteria)的代表菌株，關(guān)于FZB42的綜合數(shù)據(jù)庫“AmyloWiki”已成功建成，其收集了迄今為止關(guān)于FZB42的所有信息，包括：140多篇關(guān)于FZB42的文獻(xiàn)報(bào)道、相應(yīng)的功能基因/蛋白質(zhì)注釋、涉及植物-細(xì)菌相互作用的基因測(cè)序、sRNA基因和翻譯后修飾位點(diǎn)預(yù)測(cè)以及FZB42突變菌株庫等。此外，AmyloWiki數(shù)據(jù)庫還與綜合報(bào)道B.subtilis168的SubtiWiki數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了信息共享，比較B.velezensisFZB42與B.subtilis168的區(qū)別，例如：基因，以及與植物病原菌和植物微生物相互作用的拮抗基因，都在AmyloWiki數(shù)據(jù)庫中被重點(diǎn)標(biāo)注。因此，AmyloWiki數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建為今后B.velezensis次級(jí)代謝產(chǎn)物的研究提供更為便利的途徑。

在國(guó)外，B.velezensis具有良好的潛在市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值，少數(shù)菌株已被注冊(cè)為生物殺菌劑來防治白粉病、灰霉菌、鞘枯病、麥角菌硬粒、晚疫病等植物疾病[27]。Roh等報(bào)道B.velezensisRC218的培養(yǎng)液(含菌體)可直接噴灑于農(nóng)作物的根、葉片等部位來防治害蟲和植物真菌疾病[28]。經(jīng)田間試驗(yàn)證實(shí)，B.velezensisRC218能有效降低植物病害嚴(yán)重度和脫氧雪腐鐮刀菌烯醇的積累。通過對(duì)這些抑菌化合物的基因簇的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)B.velezensisRC218的生物防控活性可能與菌株分泌脂肽類物質(zhì)密切相關(guān)，例如：surfactin、fengycin、iturin等[29]。通過對(duì)B.velezensisBAC03的研究來驗(yàn)證其對(duì)瘡痂病鏈霉菌的影響，試驗(yàn)表明BAC03可明顯降低瘡痂病鏈霉菌引起的結(jié)痂[30]。在國(guó)內(nèi)，B.velezensis9912D于2016年經(jīng)中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)成為新型生物殺菌劑，最初分離自渤海遼東灣的沉積物樣本，其具有較強(qiáng)的植物根際定植能力，并產(chǎn)生多種生物活性物質(zhì)，特別是抗菌脂肽，在高效防治黃瓜灰霉病、番茄灰霉病、棉花枯萎病和蘋果腐爛病等植物疾病領(lǐng)域具有重要意義。為了工業(yè)上的需求，通過化學(xué)和物理誘變后，與野生型9912菌株相比，誘變株9912D具有更高的孢子產(chǎn)量和抑制植物病原菌的活性。全基因組測(cè)序分析結(jié)果顯示，在9912D基因組上共發(fā)現(xiàn)19個(gè)候選基因簇參與次級(jí)代謝物的生物合成，包括潛在的新型II lantibiotics[7]B.velezensis不僅在抑制植物病原菌具有重要應(yīng)用價(jià)值，在促進(jìn)植物生長(zhǎng)方面也具有顯著功效[31]。研究人員發(fā)現(xiàn)，B.velezensis和Bacillusmegaterium(巨大芽孢桿菌)能產(chǎn)生足夠的細(xì)胞分裂素。經(jīng)證實(shí)，B.velezensis分泌的揮發(fā)性有機(jī)化合物可通過調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)素的平衡進(jìn)而促進(jìn)擬南芥的生長(zhǎng)[32]。在溫室盆栽混合土條件下測(cè)試了B.velezensisBAC03對(duì)9種植物的潛在促生長(zhǎng)作用。結(jié)果表明，菌株BAC03產(chǎn)生的吲哚-3-乙酸、氨和1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸鹽脫氨酶活性可能與促進(jìn)植物生長(zhǎng)有關(guān)[33]。除此之外，B.velezensisFZB42也能夠分泌吲哚-3-乙酸(IAA)促進(jìn)植物生長(zhǎng)[34]。在野外和盆栽試驗(yàn)中，接種B.velezensisFZB42對(duì)生菜生長(zhǎng)及其對(duì)根際菌群的影響，研究結(jié)果表明，F(xiàn)ZB42在生菜生長(zhǎng)期間能有效地在生菜根系上定植[35]。

總體來說，B.velezensis具有豐富的次級(jí)代謝產(chǎn)物，作為生防菌劑具有突出的表現(xiàn)。然而，B.velezensis在應(yīng)用推廣的實(shí)效性仍面臨著許多問題。目前，市售的大多數(shù)生防菌劑都是基于活的微生物。其中，B.velezensis、B.subtilis、B.pumilus作為主要菌株用于生物殺菌劑的商業(yè)化生產(chǎn)[36]，且大多數(shù)劑型為穩(wěn)定的液體懸浮液或由孢子制成的干燥菌粉，主要通過噴灑于種子、土壤以及葉子上達(dá)到生物防治效果。然而，制約其商業(yè)化推廣的關(guān)鍵問題是Bacillus在自然環(huán)境中合成的環(huán)狀脂肽的濃度不足以發(fā)揮生物拮抗的作用[37]。且在眾多產(chǎn)品中，只有芽孢的數(shù)量被明確標(biāo)出，作為殺菌劑的活性成分，而代謝物(上清液)的濃度卻含糊不清，造成生防菌劑對(duì)患病植物治療效果不佳。盡管像ABiTEP公司對(duì)濃縮和穩(wěn)定芽孢桿菌上清液進(jìn)行了大規(guī)模的試驗(yàn)，以達(dá)到抑制植物病原菌的效果。但截止到目前，還沒有一種商業(yè)化生防菌劑可直接利用單一的抗菌代謝物而取得較好的治療效果。目前，市場(chǎng)上只有少數(shù)幾種生防菌劑，如用B.velezensisQST713制備的SERENADE○R和用B.velezensisD747制備的Double Nickel 55，均采用活體芽孢和環(huán)狀脂肽(iturins, fengycin)相結(jié)合的聯(lián)合生物制劑，可能是解決上述問題的突破點(diǎn)[20]。

3 B. velezensis木質(zhì)纖維素降解酶及基因

B.velezensis可分泌幾種纖維素酶和半纖維素酶，來降解植物細(xì)胞外壁中的纖維素和半纖維素。酶解的最終產(chǎn)物主要是游離的低聚糖，起到激發(fā)植物防御系統(tǒng)的誘導(dǎo)作用和參與菌株在植物根系定植。近年來，Kim等[2]報(bào)道發(fā)現(xiàn)B.velezensisGH1-13基因組上擁有一系列能夠有效地對(duì)植物根系進(jìn)行定植的基因，分別為：xylanase(xynA和xynD)、glucanase (bglC和bglS)、galactose (ganA-lacR)等。在B.velezensisFZB42的全基因組也發(fā)現(xiàn)了能夠利用植物細(xì)胞壁中的纖維素和半纖維素的酶基因，包括：endo-1,4-β-glucanase、endo-1,4-β-xylanase、1,4-β-xylan xylosidase[4,41-44]。此外，在B.velezensisLS69[6]、B.velezensisUCMB5113[45]、B.velezensis157[46]以及B.velezensisZY-1-1[47]的全基因組也發(fā)現(xiàn)參與降解植物細(xì)胞壁的相關(guān)酶基因。目前，B.velezensis編碼的胞外水解酶主要包括：淀粉酶amyE、內(nèi)切葡聚糖酶eglS以及木聚糖酶xynA，這些酶類在“B.amyloliquefaciensoperationalgroup”植物相關(guān)代表菌株中均有發(fā)現(xiàn)，而在土壤相關(guān)的代表菌株，例如B.amyloliquefaciensDSM7T并未發(fā)現(xiàn)[48]。此外，涉及木聚糖降解的操縱子基因(xylA, xynP, xynB, xylR) 在B.subtilis168和B.velezensisFZB42的全基因組均有發(fā)現(xiàn)，并未在B.amyloliquefaciensDSM7T中發(fā)現(xiàn)，表明B.subtilis168和B.velezensisFZB42在一些涉及植物高分子降解的基因上具有共同之處。

在此基礎(chǔ)上，Chen等[49]通過比較基因組學(xué)分析了24株B.velezensis全基因組中共有或特有的木質(zhì)纖維素酶基因，證實(shí)其對(duì)纖維素和半纖維素具有潛在的降解能力，并提出B.velezensis很可能是一種被忽視和未開發(fā)的降解木質(zhì)纖維素的新型菌種資源。在24株B.velezensis比較基因組分析中，存在眾多共有的木質(zhì)纖維素酶基因。如表1所示，參與纖維素降解的共有基因主要包括：GH5 (endo-1,4-β-glucanase)、GH30(glucan endo-1,6-β-glucosidase)、GH4(6-phospho-β-glucosidase, 6-phospho-α-glucosidase)、GH1 (6-phospho-β-galactosidase)、GH16(β-glucanase)。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)24株B.velezensis均缺少外切葡聚糖酶(cellobiohydrolase)，因此不能直接水解纖維素[50]。涉及半纖維素降解的共有基因包括：GH11 (endo-1,4-β-xylanase)、GH43 (arabinan endo-1,5-α-L-arabinosidase, arabinoxylan arabinofuranohydrolase)、GH51 (α-N-arabinofuranosidase)、GH30(glucuronoxylanase)。此外，24株B.velezensis具有較多共同的碳水化合物酯酶(CE)也參與木聚糖降解，主要作用于木聚糖和低聚木糖的脫乙酰作用。包括： CE3(acetyl xylan esterase)和CE 7 (acetylxylan esterase)。因此，猜測(cè)B.velezensis具有編碼降解半纖維素的關(guān)鍵酶基因，在食品、動(dòng)物飼料、紡織、造紙、生物燃料等行業(yè)，以及木糖生產(chǎn)中可能具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。除此之外，所有24株B.velezensis還具有涉及降解蔗糖(sucrose-6-phosphate hydrolase，levanase)、甘露聚糖(β-mannosidase)以及果膠(pectate lyase)的共有酶基因。從24株B.velezensis比較基因組中利用木質(zhì)素的能力可以看出，所有B.velezensis涉及輔助酶類家族(AA)中的成員較少，僅發(fā)現(xiàn)了AA4, AA6, AA7以及AA10。因此，B.velezensis對(duì)木質(zhì)素的降解能力有限，需要一定的預(yù)處理方法協(xié)助去除木質(zhì)纖維素底物中的木質(zhì)素成分。綜上所述，結(jié)合24株B.velezensis的dbCAN和CAZY數(shù)據(jù)庫以及菌株間比較基因組分析，表明B.velezensis具有利用纖維素和半纖維素的潛能，而缺乏利用木質(zhì)素的能力。因此，將B.velezensis用于處理木質(zhì)素含量低的農(nóng)業(yè)廢棄物和農(nóng)副產(chǎn)品，利用固態(tài)發(fā)酵方式處理纖維素和半纖維素成分，獲得高價(jià)值的代謝產(chǎn)品(酶、抗生素類)，有望成為B.velezensis在木質(zhì)纖維素利用方面的新方向。

表1 24株B. velezensis纖維素和半纖維素降解的共有酶基因Table 1 Annotated common genes encoding lignocellulose-degrading enzymes of 24 B. velezensis strains mainly on cellulose and hemicelluloses

注：所有B.velezensis基因組序列來源于GenBank DNA數(shù)據(jù)庫(2017.12)

Note：Genomes ofB.velezensisused in the study were accessed from the GenBank DNA database(2017.12)

4 展 望

目前，B.velezensis菌株被廣泛應(yīng)用于生物防治領(lǐng)域取代農(nóng)藥來提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，并解決殺蟲劑對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)造成的環(huán)境污染。然而，有關(guān)B.velezensis在脫色脫毒方面的應(yīng)用報(bào)道較少。僅Bafana等[51]報(bào)道B.velezensisAB具有對(duì)偶氮染料Direct Red 28 (DR28)的脫色能力，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)其具有偶氮還原酶(60 kDa)和染料解毒活性。B.velezensisAB可將DR28降解為聯(lián)苯胺和4-氨基聯(lián)苯，二者均為強(qiáng)誘變劑。不僅如此，這兩種化合物均可在短時(shí)間內(nèi)被B.velezensisAB進(jìn)一步降解，從而降低了染料的毒性和誘變性。此外，在2018年最新的研究報(bào)道中，wang等[52]報(bào)道了將B.velezensisA2作為飼料添加劑，能夠有效去除飼料中的霉菌毒素-玉米黃酮(Zearalenone，ZEN)污染，保護(hù)小鼠免受ZEN的毒性損傷，尤其對(duì)急性腎損傷具有保護(hù)作用。Shu等分離的B.velezensisDY3108，其胞外上清液對(duì)黃曲霉毒素B1(AFB1)的降解活性可達(dá)91.5%，高于Xia等[53]報(bào)道的Bacillus subtilis JSW-1，其無細(xì)胞上清液可降解67.2%的AFB1。與此同時(shí)，B.velezensisDY3108除較高的AFB1降解活性之外，其上清液還具有良好的耐pH性和熱穩(wěn)定性。相關(guān)文獻(xiàn)也報(bào)道了能夠?qū)γ咕舅孛摱镜难挎邨U菌還包括：Bacillussubtilis[54],Bacilluslicheniformis[55]以及Bacillusamyloliquefaciens[56]。但截至到目前，這些微生物的霉菌毒素代謝途徑及相關(guān)組成成分尚不清楚，限制了其對(duì)食品和飼料生產(chǎn)中霉菌毒素解毒機(jī)制的研究，有待于更多的科研工作去揭示。但不可否認(rèn)，B.velezensis在霉菌毒素解毒和飼料基質(zhì)生物修復(fù)方面具有廣闊的應(yīng)用前景。此外，結(jié)合B.velezensis能夠分泌纖維素酶和半纖維素酶的能力，是否有望成為動(dòng)物飼料酶制劑，來提高動(dòng)物飼料消化率以及生產(chǎn)性能，仍需進(jìn)行更加深入而具體的研究。