产生生物表面活性剂的芽孢杆菌属抑制镰刀菌：通过破坏真菌膜并促进黄瓜生长

为更健康作物服务的土壤“友军”

世界各地的农民都在寻找更安全的作物保护方法，以减少对化学杀菌剂的依赖。本研究探讨了一种天然土壤细菌——芽孢杆菌Bacillus subtilis Kol B9，它既能保护黄瓜植株免受破坏性镰刀菌的侵害，又能促进植株更好地生长。通过了解这种微小“帮手”如何攻击有害真菌并促进根系发育，研究人员希望将其转化为一种切实可行的可持续农业工具。

生活在根际的微小盟友

科学家们首先从常见的园艺和森林植物根际土壤中分离出芽孢杆菌。他们关注的菌株称为Kol B9，生活在贴附于植物根部的狭窄土壤区——根际。在实验室中，检测表明Kol B9属于Bacillus subtilis群，这是一组已知产孢耐环境、并与植物密切互利的物种。在营养琼脂或液体培养基中与两种镰刀菌共同培养时，Kol B9显著抑制了真菌生长，尤其是对一种常用模式菌株Fusarium culmorum效果显著。即便是从覆盆子根部分离出的天然更耐受的环境镰刀菌菌株也受到明显抑制。

类似肥皂的分子破坏真菌防护层

Kol B9的一个关键特性是能产生强效的类似肥皂的化合物——生物表面活性剂。这些是由脂类和短肽组成的小分子，行为类似天然洗涤剂。研究团队表明Kol B9产生了几类此类分子——表面活性素（surfactins）、依图霉素类（iturins）和凤尾霉素类（fengycins），这些已知能结合并扰动真菌细胞的外层。当真菌孢子仅暴露于Kol B9培养后留下的滤液（不含活菌）时，能萌发的孢子数量大幅减少，任何生长出的菌丝都保持短小畸形。这表明分泌的分子单独就能强力削弱病原体。

直击真菌的保护“皮肤”

为观察真菌内部发生的变化，研究人员检查了真菌细胞膜的组成及其通透性。他们发现，与Kol B9共同生长会以复杂方式改变磷脂类——细胞膜的主要构建成分——的平衡。对F. culmorum而言，若干重要脂类下降并出现了一类新的脂质，显示膜在应激下被重塑。使用只能进入受损细胞的荧光染料显示，暴露于Kol B9后，真菌膜的通透性增加了五到六倍。换言之，生物表面活性剂在真菌“皮肤”上打出孔洞，使细胞内容物泄漏，显著削弱真菌的抵抗力。

促进黄瓜根系分枝与生长

Kol B9的益处并不限于抗病。当黄瓜种子用该细菌悬浮液包衣后，无论是在培养皿上还是在土壤中生长，根系都表现为更长，表面积更大，体积增加，并且分枝顶端更多。地上部分的茎叶也更长，表面积更广。尽管根系略微变细，但整体根系更致密、更能有效探索土壤。在有意被镰刀菌孢子污染的土壤中，预处理过Kol B9的种子比未处理种子产生的苗木在根与地上部分的干重更高，尤其是在面对耐受性更强的环境镰刀菌菌株时效果明显。

一种兼具两重功能的绿色农业工具

总体来看，这项研究表明Bacillus subtilis Kol B9既能通过破坏病原真菌的保护膜来削弱镰刀菌，又能通过促进更丰富的根系系统来支持黄瓜更强健的生长。对于非专业读者，核心观点是：一种天然存在的土壤细菌同时在两个方面发挥作用——它产生类似洗涤剂的分子刺破有害真菌的防护层，同时又像植物益生菌一样促进更强壮的根和地上生长。这种双重特性使Kol B9成为未来基于生物的种子包衣或土壤处理剂的有希望候选，可在减少合成杀菌剂依赖的同时保持作物产量。

引用: Jasińska, A., Walaszczyk, A., Bernat, P. et al. Biosurfactant-producing Bacillus spp. suppress Fusarium via fungal membrane disruption and promote cucumber growth. Sci Rep 16, 9460 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40391-z

关键词: 生物防治, 植物益生菌, 土壤微生物组, 黄瓜病害, 可持续农业