多黏類芽孢桿菌的生防機制研究進展

賀丹 李鵬 趙珅 姜虹 田苗 趙婷婷 仁安 周彥麗 李明昊 任毅

摘要：多黏類芽孢桿菌（Paenibacillus polymyxa）是一種常見的植物根際促生細菌（PGPR），具有巨大的生物防治潛力，且在可持續農業中發揮的作用越來越重要。多黏類芽孢桿菌可以防治細菌、真菌、線蟲和病毒，這是通過生產各種抗菌物質、生長必需物質的競爭以及通過引發植物的過敏防御反應來實現的。多黏類芽孢桿菌衍生的抗菌物質包括葡聚糖酶、幾丁質酶、淀粉酶、纖維素酶、黏菌素、羊毛硫菌素、殺鐮孢菌素、多肽菌素等，生長必需物質的競爭主要是鐵載體，可通過誘導系統抗性 （ISR）引發植物的過敏防御反應。因此，多黏類芽孢桿菌是生產生物農藥的重要菌種，由多黏類芽孢桿菌及其衍生物制備的微生物農藥以其良好的環境友好性、生物防治機制的多樣性和對土壤病害的良好防治效果，成為植物病害防治的重要策略之一。探究多黏類芽孢桿菌的生防機制具有重要的理論和應用價值，并對近年來多黏類芽孢桿菌通過產生抗菌物質、競爭作用以及誘導植物抗病性等生防機制的研究進展進行綜述。

關鍵詞：多黏類芽孢桿菌；生防機制；抗菌物質；競爭作用；誘導植物抗病性

中圖分類號：S476；S182 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2023）08-0001-07

基金項目：黑龍江省自然科學基金（編號：LH2019C080、LH2019C079、LH2021C086、LH2021C087）。

作者簡介：賀 丹（1990—），女，黑龍江哈爾濱人，碩士，助理研究員，從事農業微生物、農業生態學研究。E-mail：448077927@qq.com。

生物防治可定義為“利用自然生物及其產物來防治有害生物的技術，其中自然生物主要包括人類、作物、樹木、動物和有益微生物”［1］。真菌細胞壁和昆蟲角質層的降解提供了一種在不傷害人類和其他哺乳動物的情況下防治植物病原真菌和昆蟲的方法。生防菌的拮抗作用歸因于幾丁質水解酶對幾丁質的水解降解，而微生物或其分泌產物在控制植物病原真菌、線蟲或害蟲方面的實際應用方面提供了一個新的途徑［2-8］。研究微生物組生物技術工具的快速發展，能夠更精準地了解微生物生存的不同生態位（如土壤和植物組織）及多樣性。當前大量研究集中在特定植物組織尤其是根際的微生物組上［9］。通過對多種作物和土壤進行研究，發現重要的微生物組通常由適合定植于不同植物根部表面和內部的細菌物種組成。通過對土壤微生物組進行研究，發現在植物附近富集的這些細菌屬之一是類芽孢桿菌，其中多黏類芽孢桿菌（Paenibacillus polymyxa）以其促進植物生長的潛力而聞名，成為重要的、有潛力的生物防治和生物肥料劑。本文闡述了關于多黏類芽孢桿菌的已知信息及其對植物的生物防治機制，明確該生物體如何在可持續發展的農業中發揮重要作用。

1 多黏類芽孢桿菌

多黏類芽孢桿菌自1880年被發現以來，已有多個名稱，開始它被命名為多黏梭菌，1889年因其桿狀細胞而改名為多黏芽孢桿菌［10］；1993年通過對芽孢桿菌16S rRNA序列種屬的比較分析，將類芽孢桿菌重新分類，而類芽孢桿菌與芽孢桿菌屬的密切關系體現在其名稱上，是后者和拉丁語副詞“paene”的縮寫，表示“幾乎”的意思。類芽孢桿菌屬由165種組成，其中多黏類芽孢桿菌是類芽孢桿菌的模式菌種。多黏類芽孢桿菌是一種革蘭氏陽性、兼性厭氧、嗜中性、產孢子、桿狀細菌，具有周毛鞭毛［11］。它主要存在于土壤、根際和植物組織中，但也有部分是從海洋沉積物和發酵食品中分離出來的［12］。在美國國家生物技術信息中心（NCBI）中，有57個帶注釋的多黏類芽孢桿菌全基因組組裝菌株保藏的總基因組長度中位數為5.8 Mb，蛋白質計數中位數為4 909，GC含量中位數為45.5% （https：//www.ncbi.nlm.nih.gov/）。Zhou等對14株多黏類芽孢桿菌菌株的全基因組進行分析，共鑒定出9 345個基因，其中3 063個在所有研究菌株中共有，3 194個基因屬于附屬基因組，平均每個菌株有220個基因是特有的［13］。在這14個菌株的獨特基因組中，5個最具有研究價值的功能之一是“次級代謝產物合成、運輸和分解代謝”。在基因組中鑒定9個次級代謝物簇（非核糖體肽合成酶［NRPS］簇、Ⅰ型聚酮化合物合成酶［T1PKS］、細菌素、β內酯、羊毛肽、膦酸鹽、鐵載體和反式乙酰轉移酶 ［AT］-PKS），其中NRPS簇存在于所有菌株中，且在每個菌株中的含量也最高。次生代謝產物基因簇總數平均占基因組的12%，表明該菌種生物合成天然產物的潛力很大［13］。迄今為止，已發表了7個多黏類芽孢桿菌菌株的完整基因組，包括菌株SC2［14］、E681［15］、YC0136［16］、M-1［17］、SQR-21［18］、CR1［19］和YC0573［20］。多黏類芽孢桿菌E681是多黏類芽孢桿菌的模式菌株，它是從韓國冬大麥根際中分離出來的，具有促進植物生長和抑制植物病害的能力［21］。SC2是從中國貴州省辣椒植物的根際分離出來的，并被證明對植物病原真菌有抑制作用，如尖孢鐮刀菌、灰霉病等植物病原菌，但這些細菌的種類尚未發表［22］。

2 多黏類芽孢桿菌產生的抗菌物質

2.1 肽類

多黏類芽孢桿菌能產生抗菌肽，一般分子量較小，在1～2 ku之間。當前研究較廣泛的抗菌肽有多黏菌素（polymyxin）、黏菌素（colistin）、羊毛硫菌素（lantibiotics）、環桿菌素（circulin）、殺鐮孢菌素（fusaricidins）、多肽菌素（polypeptins）、谷纈菌素（gatavalin）等［23］。多黏類芽孢桿菌所產生的抗菌肽主要分為2種，分別為核糖體合成的細菌素和非核糖體合成的肽。羊毛硫抗生素是細菌素中重要的一類，也稱為Ⅰ類細菌素，含有非編碼氨基酸羊毛硫氨酸。它們通常對革蘭氏陽性菌具有活性，因為革蘭氏陰性菌的外膜具有天然屏障。羊毛硫抗生素通常在細菌生長的晚期指數期或早期穩定期表達，并與它們廣泛翻譯后修飾所需的基因一起編碼在一個簇中。在多黏類芽孢桿菌OSY-DF中，多黏類芽孢桿菌編碼在一個簇中，該簇還包含假定的羊毛硫抗生素脫水酶、羊毛硫抗生素環化酶、乙酰化酶、肽酶和ATP轉運蛋白，這些基因都具有輸送至胞外的功能［24］。

也有一部分多黏類芽孢桿菌產生的許多抗菌肽是非核糖體合成的，獨立于RNA。氨基酸殘基由非核糖體肽合成酶（NRPS）拼接在一起，NRPS是一種多酶復合物，可以結合D-氨基酸和L-氨基酸的混合物。NRPS的每個模塊都將1個或多個特定氨基酸合并到肽鏈中，所得肽在序列和結構上表現出極大的多樣性，且對蛋白水解酶的抗性增強。非核糖體脂肽主要通過破壞靶細胞的膜起作用，且由于靶細胞很難重組它們的膜，因此抗病效果通常較慢［25］。1996年首次報道，在多黏類芽孢桿菌 KT-8 中的六肽環，除酰胺鍵（縮肽）外還包含1個或多個酯鍵，并連接有胍基化的β-羥基脂肪酸［26-27］。單個操縱子產生多種殺鐮孢菌素（fusaricidins），不同之處在于它們在肽環的6個位置中有3個位置摻入了氨基酸，此處多樣性是由于NRPS的底物特異性決定的，與多黏菌素合酶的模塊化正好相反。

多黏菌素作用于細菌的細胞膜，能使病原菌細胞的胞內物質流失，進而失活。在促進植物生長的根際桿菌（PGPR）多黏類芽孢桿菌M-1的全基因組序列中檢測到9個基因簇，這些基因簇具有抗菌作用的次級代謝產物具有非核糖體合成功能，其中有多黏菌素和殺鐮孢菌素。通過進一步研究，發現多黏類芽孢桿菌M-1會抑制植物病原性梨火疫病菌Ea273和胡蘿卜軟腐歐文氏菌（Erwinia carotovora）（分別是火疫病和軟腐病的病原體）的生長。通過MALDI-TOF質譜和反相高效液相色譜（RP-HPLC）檢測到2種分子量，分別為1 190.9、1 176.9 u ，其抗菌化合物為多黏菌素P、多黏菌素P1和P2的2種成分。作用于2種歐文氏菌菌株的活性成分從TLC板中分離獲得，并通過（PSD）-MALDI-TOF質譜法鑒定為多黏菌素P1和多黏菌素P2，這些發現被M-1染色體中檢測到的多黏菌素（pmx）基因簇的域結構分析所證實，該基因簇顯示對應于多黏菌素P的化學結構。用粗多黏菌素P或 M-1 培養上清液處理的細菌植物病原體細胞壁的相同形態變化，證實了多黏菌素P是菌株M-1對植物病原歐文氏菌產生的生物防治效果的主要成分［28］。

殺鐮孢菌素是一種具有出色抗真菌活性的脂肽類抗生素。它是一類從多黏類芽孢桿菌中分離出來的、由6個氨基酸殘基和1個2-胍基-3-羥基十五烷酸（GHPD）組成的環狀多肽類抗生素，在1株防治植物枯萎病的多黏類芽孢桿菌HY96-2發酵液中分離得到一種抗真菌活性物質6B，被鑒定為殺鐮孢菌素 A。殺鐮孢菌素對真菌具有活性，其中包括許多重要的植物病原體和多種革蘭氏陽性菌。殺鐮孢菌素天然存在的結構和合成修飾都可以化學合成，從而提高穩定性并降低對人體細胞的非特異性細胞毒性［27］。Wang等認為，多黏類芽孢桿菌 WLY78對尖孢鐮刀菌有明顯抑制作用，為探究其機理，篩選WLY78的基因組進行研究，結果發現8個潛在的抗生素生物合成基因簇在殺鐮孢菌素合成（FUS）基因簇參與抑制鐮孢屬。進一步突變分析表明，除fusTE外，fus簇內的7個基因fusG、fusF、fusE、fusD、fusC、fusB、fusA均參與抑制真菌的作用，其在控制黃瓜枯萎病中發揮了重要作用。此外，qRT-PCR表明殺鐮孢菌素可以通過水楊酸 （SA） 信號誘導黃瓜枯萎病的系統抗性。多黏類芽孢桿菌 HK4能夠對一系列真菌植物病原體具有抗菌功能，通過對HK4細胞沉淀粗提物的 LC-ESI-MS/MS，可以證實殺鐮孢菌素作為主要抗真菌代謝物的存在，并證明HK4具備作為生物防治劑和植物生長促進劑的潛力［29］。Li發表了多黏類芽孢桿菌 KF-1 的基因組序列草圖，并表明KF-1具有出色的抗菌活性。它編碼桿菌肽、卡里曼泰星、桿菌霉素、伊圖林、鐮刀菌素、十三菌素和培吉肽的合酶以及果聚糖多糖的生物合成途徑。此外，該基因組中涉及一種新的原噬菌體，其中包含編碼內溶素的基因［30］。

2.2 蛋白質類

多黏類芽孢桿菌能產生多種具有抗菌活性的蛋白質類物質，這種抗菌蛋白的分子量從10 ku到37 ku不等。多黏類芽孢桿菌抗菌蛋白可以攻擊真菌和卵菌競爭者的細胞壁。絲狀真菌的細胞壁含有大量β-1，3-葡聚糖和幾丁質，而卵菌的細胞壁主要由β-1，3-葡聚糖、β-1，6-葡聚糖和纖維素組成，兩者蛋白質含量都高達11%。目前已發現多類芽孢桿菌可以產生葡聚糖酶、幾丁質酶、纖維素酶和蛋白酶，這些酶與真核細胞壁的破壞有關［31］。糖聚合物幾丁質是一種不分枝的結構多糖，由β-D-異聚體構型的1，4-連接N-乙酰氨基葡萄糖（GlcNAc）殘基組成。

與纖維素不同，甲殼素可以同時作為氮和碳的來源（C ∶N=8 ∶1）。幾丁質酶（EC 3.2.1.14）是普遍存在的幾丁質裂解糖基水解酶，可水解幾丁質N-乙酰氨基葡萄糖殘基之間的β-1，4-糖苷鍵存在于多種生物體中，包括不含幾丁質的生物體，如細菌、病毒、高等植物和動物中，在其中發揮著重要的生理和生態作用［32-36］。幾丁質酶可分為內幾丁質酶和外幾丁質酶兩大類。內切幾丁質酶（EC 32.1.14）在內部位點隨機切割幾丁質，生成可溶性N-乙酰氨基葡萄糖（GlcNAc）低分子低聚物，如幾丁質四糖、幾丁質醇和二聚體二乙酰幾丁質二糖。外幾丁質酶分為2個亞類：幾丁糖苷酶（EC 32.1.29），它催化從幾丁質微纖絲的非還原端開始的二乙酰幾丁質糖和1，4-β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶的漸進釋放（EC 3.2.1.30），切割產生GIcNAc單體的內切幾丁質酶和幾丁糖苷酶的低聚物產物（圖1）［35］。幾丁質酶因其廣泛的應用［37］，主要是其在真菌原生質形成中的應用［38］，可作為一種潛在的植物病原真菌生物防治劑［39-42］，培養轉基因真菌對攜帶幾丁質酶轉基因的植物/作物的抗性［43-46］，以及生產低聚糖作為生物活性物質［47］，而受到廣泛關注。

Cho等從韓國人參（Panax ginseng C. A. Meyer）根內分離到1株多黏類芽孢桿菌GS01［48］。從該菌株中克隆了cel44C-man26A基因，表達和純化的Cel44C基因對纖維素酶和地衣酶活性的最適pH值為7.0，對木聚糖酶和甘露聚糖酶活性的最適pH值為5.0。所有底物酶活性的最適溫度為 50 ℃。菌株9X166表現出最高的拮抗活性，其產生β-1，3-葡聚糖酶的能力是抑制病原體生長的關鍵機制。從牛瘤胃中分離的多黏類芽孢桿菌ND25的基因組序列是木質纖維素植物生物質水解的潛在候選物。基因組序列草案生成了5.73 Mb數據，包含4 922個假定的蛋白質編碼基因，其中140個被注釋為糖苷水解酶。多黏類芽孢桿菌 ND25菌株包含多種木質纖維素分解成分，尤其是12種纖維素酶、23 種半纖維素酶和11種酯酶，表明其具有木質纖維素水解的潛力。隨后的酶測定結果顯示，菌株利用甘蔗渣作為唯一碳源分別產生0.49、0.24、044 U/mL內切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶、β-葡糖苷酶，上述研究結果表明有效應用多黏類芽孢桿菌 ND25促進植物生物質利用。多黏類芽孢桿菌 NSY50從醋渣基質中分離，可以抑制黃瓜根際尖孢鐮刀菌的生長，保護寄主植物免受病原體入侵。通過Illumina對16S rRNA基因和內部轉錄間隔區（ITS）區域（ITS1和ITS2）進行測序，分析細菌和真菌群落，結果表明，NSY50通過改變土壤理化性質（如pH值、C mic、R mic、總N和C org）可以有效降低枯萎病的發生率（56.4%）和酶尤其是脲酶和 β-葡萄糖苷酶的活性，相對于病原體處理條件，它們分別顯著增加2.25、2.64倍。 更具體地說，NSY50的應用降低了鐮刀菌的豐度并促進了潛在的有益菌群（包括芽孢桿菌屬、放線菌屬、鏈霉菌屬、放線菌屬、鏈孢菌屬和假單胞菌屬）。結果表明，NSY50的施用可以改善土壤特性，通過增加有益菌株和減少黃瓜根際病原體定植來改變微生物群落，并減少黃瓜枯萎病的發生，從而促進黃瓜生長［49］。

Kavitha等將多黏類芽孢桿菌VLB16的發酵液用40%硫酸銨沉淀分離得到一分子量為37 ku的抗菌蛋白，可作用于病原真菌稻紋枯病菌（Rhicoctnia solani）和稻瘟病（Magnaporthe oryzae）的菌絲細胞壁，引起細胞形態發生改變，抗菌蛋白對這2種菌表現出良好的抑制作用［50］。多黏類芽孢桿菌WY110分離得到一種P2抗菌蛋白，其具有廣泛的抗菌性［51］。多黏類芽孢桿菌VLB16的發酵液中分離出一種分子量為37 ku的抗菌蛋白，可作用于多種植物病原真菌的細胞壁，使真菌細胞形態發生改變，從而抑制植物病原真菌的活性［52］。

3 競爭作用

競爭作用主要為營養和空間位點競爭，是存在于同一微生態環境中2種或2種以上微生物之間對其生長都必需的物質及條件進行競爭的現象。鐵載體對鐵的競爭是很多細菌生防菌劑抑制植物病原真菌的重要特征。鐵載體主要由非核糖體肽合成酶（NRPS）合成，由基因簇編碼。這些多酶復合物由各種模塊組成，每個模塊都將1個或多個特定氨基酸整合到肽主鏈中（另見“2.1”節）。3類鐵載體根據其官能團進行分類，即兒茶酚酸鹽、異羥肟酸鹽和α-羥基碳酸鹽［53］。paenibactin是由類芽孢桿菌（Paenibacillus elgii）B69產生的2，3-DHB-丙氨酸-蘇氨酸的環狀三聚內酯，在多黏類芽孢桿菌SQR-21的培養物中未檢測到兒茶酚酸鹽，而是在對數后期產生低濃度的異羥肟酸鹽型鐵載體［54］。鐵載體合成基因簇僅存在于某些類芽孢桿菌屬的某些菌株中，且被認為從最近發生的水平基因轉移事件中獲得［55-56］。

Zhou等研究了多黏類芽孢桿菌BFKC01通過刺激擬南芥以增強其對鐵的吸收的機制，發現BFKC01利用轉錄激活缺鐵誘導的轉錄因子1（FIT1），從而上調IRT1和FRO2的表達［57］。此外，BFKC01不僅可以增加MYB72的轉錄來誘導植物系統反應，還可以激活酚類化合物的生物合成途徑。在接種BFKC01的植物根系分泌物中檢測到豐富的酚類化合物，這有效地促進了堿性條件下Fe的遷移。此外，BFKC01還能分泌生長素，進一步改善根系，增強植物從土壤中獲取鐵的能力。

4 誘導植物抗病性

許多多黏類芽孢桿菌是與根相關的共生菌，當其以足夠高的種群密度存在時，可以觸發誘導系統抗性（ISR）。ISR是一種發生在植物組織中的潛在防御機制，不是立即激活防御狀態，而是通過使植物對潛在威脅高度敏感，能夠啟動更快、更強的防御［58］。多黏類芽孢桿菌可以誘導植物產生針對病原菌、線蟲和病毒的抗病機制。當植物識別來自多黏類芽孢桿菌的誘導物（如結構蛋白、酶、活性氧或揮發性有機化合物）時，ISR途徑就開始了［59-60］。ISR可導致植物激素水楊酸的全身水平升高（SA依賴性反應）或導致SA非依賴性反應。后者可包括受植物激素茉莉酸調節的基因轉錄增加，或對茉莉酸或乙烯有反應的基因表達增強，然后在受到攻擊時誘導這些基因。此外，不依賴于SA的ISR可以引發物理反應，如病原體侵染植物的一些部位，通過脫落酸的調節，該部位的細胞質沉積增強，會形成防止病原菌進一步攻擊的結構屏障［58］。植物系統抗性被誘導后，便具有廣譜抗性［60］。

多黏類芽孢桿菌 KNUC265分泌的細菌揮發物和可擴散代謝物作為誘導物，防治辣椒與煙草中的細菌病原體柑橘潰瘍病菌（Xanthomonas axonopodis）和歐文氏菌（Erwinia carotovora）［61］。多黏類芽孢桿菌E681被證實，使用揮發性有機化合物誘導劑來保護擬南芥免受丁香假單胞菌的侵害［62］。多黏類芽孢桿菌菌株產生的揮發物和NRP也有助于誘導系統抗性（ISR）的發生，從而為植物隨后的病原體侵染做好防御準備［63-67］。

揮發性有機化合物（VOC）可用于作物病害（特別是水果）的生物防治。它可以增強土壤微生物之間的相互作用，因為這些化合物通過土壤中充滿空氣的孔隙擴散到物理分離的生物體［68］。大量VOC由多黏類芽孢桿菌以及其他微生物產生。如發現多黏類芽孢桿菌 WR-2產生42種VOC，其中超過30種對尖孢鐮刀菌（F.oxysporum）具有一定程度的抗真菌活性，有13種會完全抑制其生長。這些化合物包括苯、醛、酮和醇，但有些產量很低；苯并噻唑、苯甲醛、十一醛、十二醛、十六醛、2-十三烷酮和苯酚是主要的抗真菌化合物。菌株KM2501-1和Sb3-1可以通過分泌有毒揮發性化合物（VOC）保護宿主免受南方根結線蟲和真菌長輪枝孢菌的侵害［69-70］。

參考文獻：

［1］Monte E，Llobell A. Trichoderma in organic agriculture［C］//Proceedings V World Avocado Congress （Actas V Congreso Mundial del Aguacate），2003：725-733.

［2］Ajit N S，Verma R，Shanmugam V. Extracellular chitinases of fluorescent pseudomonads antifungal to Fusarium oxysporum f. sp. dianthi causing carnation wilt［J］. Current Microbiology，2006，52（4）：310-316.

［3］Gortari M C，Hours R A. Fungal chitinases and their biological role in the antagonism onto nematode eggs：a review［J］. Mycological Progress，2008，7（4）：221-238.

［4］Simmons C R，Litts J C，Huang N，et al. Structure of a rice β-glucanase gene regulated by ethylene，cytokinin，wounding，salicylic acid and fungal elicitors［J］. Plant Molecular Biology，1992，18（1）：33-45.

［5］Neeraja C，Anil K，Purushotham P，et al. Biotechnological approaches to develop bacterial chitinases as a bioshield against fungal diseases of plants［J］. Critical Reviews in Biotechnology，2010，30（3）：231-241.

［6］Radjacommare R，Venkatesan S，Samiyappan R. Biological control of phytopathogenic fungi of Vanilla through lytic action of Trichoderma species and Pseudomonas fluorescens［J］. Archives of Phytopathology and Plant Protection，2010，43（1）：1-17.

［7］Wang S L，Shih I L，Liang T W，et al. Purification and characterization of two antifungal chitinases extracellularly produced by Bacillus amyloliquefaciens V656 in a shrimp and crab shell powder medium［J］. Journal of Agricultural and Food Chemistry，2002，50（8）：2241-2248.

［8］Zhang Z，Yuen G Y. The role of chitinase production by Stenotrophomonas maltophilia strain C3 in biological control of Bipolaris sorokiniana［J］. Phytopathology，2000，90（4）：384-389.

［9］Lebeis S L，Powell K R，Merlin D，et al. Interleukin-1 receptor signaling protects mice from lethal intestinal damage caused by the attaching and effacing pathogen Citrobacter rodentium［J］. Infection and Immunity，2009，77（2）：604-614.

［10］Padda K P，Puri A，Zeng Q W，et al. Effect of GFP-tagging on nitrogen fixation and plant growth promotion of an endophytic diazotrophic strain of Paenibacillus polymyxa［J］. Botany，2017，95（9）：933-942.

［11］Ash C，Priest F G，Collins M D. Molecular identification of rRNA group 3 bacilli （Ash，Farrow，Wallbanks and Collins） using a PCR probe test［J］. Antonie Van Leeuwenhoek，1993，64（3/4）：253-260.

［12］Lal S，Tabacchioni S. Ecology and biotechnological potential of Paenibacillus polymyxa：a minireview［J］. Indian Journal of Microbiology，2009，49（1）：2-10.

［13］Zhou L L，Zhang T，Tang S，et al. Pan-genome analysis of Paenibacillus polymyxa strains reveals the mechanism of plant growth promotion and biocontrol［J］. Antonie Van Leeuwenhoek，2020，113（11）：1539-1558.

［14］Lohans C T，Huang Z D，van Belkum M J，et al. Structural characterization of the highly cyclized lantibiotic paenicidin A via a partial desulfurization/reduction strategy［J］. Journal of the American Chemical Society，2012，134（48）：19540-19543.

［15］MacKelprang R，Grube A M，Lamendella R，et al. Microbial community structure and functional potential in cultivated and native tallgrass prairie soils of the Midwestern United States［J］. Frontiers in Microbiology，2018，9：1775.

［16］Liu J，Luo J G，Ye H，et al. Preparation，antioxidant and antitumor activities in vitro of different derivatives of levan from endophytic bacterium Paenibacillus polymyxa EJS-3［J］. Food and Chemical Toxicology，2012，50（3/4）：767-772.

［17］Niu B，Vater J，Rueckert C，et al. Polymyxin P is the active principle in suppressing phytopathogenic Erwinia spp.by the biocontrol rhizobacterium Paenibacillus polymyxa M-1［J］. BMC Microbiology，2013，13：137.

［18］Li Y L，Chen S F. Fusaricidin produced by Paenibacillus polymyxa WLY78 induces systemic resistance against Fusarium wilt of cucumber［J］. International Journal of Molecular Sciences，2019，20（20）：5240.

［19］Eastman A W，Heinrichs D E，Yuan Z C. Comparative and genetic analysis of the four sequenced Paenibacillus polymyxa genomes reveals a diverse metabolism and conservation of genes relevant to plant-growth promotion and competitiveness［J］. BMC Genomics，2014，15：851.

［20］Liu H，Wang C Q，Li Y H，et al. Complete genome sequence of Paenibacillus polymyxa YC0573，a plant growth-promoting rhizobacterium with antimicrobial activity［J］. Genome Announcements，2017，5（6）：e01636-e01616.

［21］Kim J F，Jeong H，Park S Y，et al. Genome sequence of the polymyxin-producing plant-probiotic rhizobacterium Paenibacillus polymyxa E681［J］. J Bacteriol 2010，192（22）：6103-6104.

［22］Guo L L，Karpac J，Tran S L，et al. PGRP-SC2 promotes gut immune homeostasis to limit commensal dysbiosis and extend lifespan［J］. Cell，2014，156（1/2）：109-122.

［23］陳 浩. 多黏類芽孢桿菌X33發酵條件的優化及生物防治效果研究［D］. 哈爾濱：哈爾濱工業大學，2019

［24］王 波，王 幸，周興根，等. 多黏類芽孢桿菌（Paenibacillus polymyxa）XZ-2發酵條件優化的研究［J］. 江西農業學報，2018，30（11）：57-61.

［25］鄭 維，權春善，趙 晶，等. 芽孢桿菌產環脂肽類化合物結構與生物合成機制研究進展［J］. 山東化工，2016，45（8）：51-52，54.

［26］Mousa W K，Raizada M N. Biodiversity of genes encoding anti-microbial traits within plant associated microbes［J］. Frontiers in Plant Science，2015，6：231.

［27］Bionda N，Pitteloud J P，Cudic P. Cyclic lipodepsipeptides：a new class of antibacterial agents in the battle against resistant bacteria［J］. Future Medicinal Chemistry，2013，5（11）：1311-1330.

［28］Niu B，Rueckert C，Blom J，et al. The genome of the plant growth-promoting rhizobacterium Paenibacillus polymyxa M-1 contains nine sites dedicated to nonribosomal synthesis of lipopeptides and polyketides［J］. Journal of Bacteriology，2011，193（20）：5862-5863.

［29］Wang L Y，Zhang L H，Liu Z Z，et al. A minimal nitrogen fixation gene cluster from Paenibacillus sp. WLY78 enables expression of active nitrogenase in Escherichia coli［J］. PLoS Genetics，2013，9（10）：e1003865.

［30］Li Y M，Li Q，Li Y M，et al. Draft genome sequence of Paenibacillus polymyxa KF-1，an excellent producer of microbicides［J］. Genome Announcements，2016，4（4）：e00727-e00716.

［31］閆博巍，閆鳳超，趙婷婷，等. 類芽孢桿菌源抗病基因在作物病害防治上的應用研究進展［J］. 現代化農業，2019（8）：4-8.

［32］Bhattacharya D，Nagpure A，Gupta R K. Bacterial chitinases：properties and potential［J］. Critical Reviews in Biotechnology，2007，27（1）：21-28.

［33］Boot R G，Blommaart E F C，Swart E，et al. Identification of a novel acidic mammalian chitinase distinct from chitotriosidase［J］. Journal of Biological Chemistry，2001，276（9）：6770-6778.

［34］Kragh K M，Jacobsen S，Mikkelsen J D，et al. Tissue specificity and induction of class Ⅰ，Ⅱ and Ⅲ chitinases in barley （Hordeum vulgare）［J］. Physiologia Plantarum，1993，89（3）：490-498.

［35］Shinshi H，Neuhas J M，Ryals J，et al. Structure of a tobacco endochitinase gene：evidence that different chitinase genes can arise by transposition of sequences encoding a cysteine-rich domain［J］. Plant Molecular Biology，1990，14（3）：357-368.

［36］Cohen-Kupiec R，Chet I. The molecular biology of chitin digestion［J］. Current Opinion in Biotechnology，1998，9（3）：270-277.

［37］Vaidya R，Roy S，Macmil S，et al. Purification and characterization of chitinase from Alcaligenes xylosoxydans［J］. Biotechnology Letters，2003，25（9）：715-717.

［38］Kishimoto K，Nishizawa Y，Tabei Y，et al. Transgenic cucumber expressing an endogenous class Ⅲ chitinase gene has reduced symptoms from Botrytis cinerea［J］. Journal of General Plant Pathology，2004，70（6）：314-320.

［39］Gupta R，Saxena R K，Chaturvedi P，et al. Chitinase production by Streptomyces viridificans：its potential in fungal cell wall Lysis［J］. Journal of Applied Bacteriology，1995，78（4）：378-383.

［40］Jobin G，Couture G，Goyer C，et al. Streptomycete spores entrapped in chitosan beads as a novel biocontrol tool against common scab of potato［J］. Applied Microbiology and Biotechnology，2005，68（1）：104-110.

［41］Vaidya R，Shah I，Vyas P，et al. Production of chitinase and its optimization from a novel isolate Alcaligenes xylosoxydans：potential in antifungal biocontrol［J］. World Journal of Microbiology and Biotechnology，2001，17：691-696.

［42］Yuan W，Crawford D. Characterization of Streptomyces lydicus WYEC108 as a potential biocontrol agent against fungal root and seed rots［J］. Applied and Environmental Microbiology，1995，61：3119-3128.

［43］Ojaghian S，Wang L，Xie G L. Enhanced resistance to white rot in Ipomoea batatas expressing a Trichoderma harzianum chitinase gene［J］. Journal of General Plant Pathology，2020，86（5）：412-418.

［44］Distefano G，la Malfa S，Vitale A，et al. Defence-related gene expression in transgenic lemon plants producing an antimicrobial Trichoderma harzianum endochitinase during fungal infection［J］. Transgenic Research，2008，17（5）：873-879.

［45］Shah J M，Raghupathy V，Veluthambi K. Enhanced sheath blight resistance in transgenic rice expressing an endochitinase gene from Trichoderma virens［J］. Biotechnology Letters，2009，31（2）：239-244.

［46］Xu X J，Zhang L Q，Zhu Y Y，et al. Improving biocontrol effect of Pseudomonas fluorescens P5 on plant diseases by genetic modification with chitinase gene［J］. Chinese Journal of Agricultural Biotechnology，2005，2（1）：23-27.

［47］Rattanakit N，Yano S，Plikomol A，et al. Purification of Aspergillus sp. S1-13 chitinases and their role in saccharification of chitin in mash of solid-state culture with shellfish waste［J］. Journal of Bioscience and Bioengineering，2007，103（6）：535-541.

［48］Cho K M，Hong S Y，Lee S M，et al. A [WTBX][STBX]cel44C-man26A[WTBZ][STBZ] gene of endophytic Paenibacillus polymyxa GS01 has multi-glycosyl hydrolases in two catalytic domains［J］. Applied Microbiology and Biotechnology，2006，73（3）：618-630.

［49］Du N S，Shi L，Yuan Y H，et al. Isolation of a potential biocontrol agent Paenibacillus polymyxa NSY50 from vinegar waste compost and its induction of host defense responses against Fusarium wilt of cucumber［J］. Microbiological Research，2017，202：1-10.

［50］Kavitha S，Senthilkumar S，Gnanamanickam S，et al. Isolation and partial characterization of antifungal protein from Bacillus polymyxa strain VLB16［J］. Process Biochemistry，2005，40（10）：3236-3243.

［51］Heyndrickx M，Vandemeulebroecke K，Scheldeman P，et al. Paenibacillus （formerly Bacillus） gordonae （Pichinoty et al. 1986） Ash et al. 1994 is a later subjective synonym of Paenibacillus （formerly Bacillus） validus （Nakamura 1984） Ash et al. 1994：emended description of P.validus［J］. International Journal of Systematic Bacteriology，1995，45（4）：661-669.

［52］Heyndrickx M，Vandemeulebroecke K，Hoste B，et al. Reclassification of Paenibacillus （formerly Bacillus） pulvifaciens （Nakamura 1984） Ash et al. 1994，a later subjective synonym of Paenibacillus （formerly Bacillus） larvae （White 1906） Ash et al. 1994，as a sub species of P.larvae，with emended descriptions of P.larvae as P.larvae subsp.larvae and P.larvae subsp. pulvifaciens［J］. International Journal of Systematic Bacteriology，1996，46（1）：270-279.

［53］Hertlein G，Müller S，Garcia-Gonzalez E，et al. Production of the catechol type siderophore bacillibactin by the honey bee pathogen Paenibacillus larvae［J］. PLoS One，2014，9（9）：e108272.

［54］Raza W，Shen Q R. Growth，Fe3+ reductase activity，and siderophore production by Paenibacillus polymyxa SQR-21 under differential iron conditions［J］. Current Microbiology，2010，61（5）：390-395.

［55］Eastman A W，Heinrichs D E，Yuan Z C. Comparative and genetic analysis of the four sequenced Paenibacillus polymyxa genomes reveals a diverse metabolism and conservation of genes relevant to plant-growth promotion and competitiveness［J］. BMC Genomics，2014，15：851.

［56］Wen Y P，Wu X C，Teng Y，et al. Identification and analysis of the gene cluster involved in biosynthesis of paenibactin，a catecholate siderophore produced by Paenibacillus elgii B69［J］. Environmental Microbiology，2011，13（10）：2726-2737.

［57］Zhou C，Guo J S，Zhu L，et al. Paenibacillus polymyxa BFKC01 enhances plant iron absorption via improved root systems and activated iron acquisition mechanisms［J］. Plant Physiology and Biochemistry，2016，105：162-173.

［58］Pieterse C M J，Zamioudis C，Berendsen R L，et al. Induced systemic resistance by beneficial microbes［J］. Annual Review of Phytopathology，2014，52：347-375.

［59］Farag M A，Zhang H M，Ryu C M. Dynamic chemical communication between plants and bacteria through airborne signals：induced resistance by bacterial volatiles［J］. Journal of Chemical Ecology，2013，39（7）：1007-1018.

［60］[JP2]楊得強，周春發，黃龍偉，等. 內生芽孢桿菌對植物生長發育及病害防治的研究進展［J］. 安徽農業科學，2020，48（4）：11-14.

［61］胡 瓊，任國平. 多黏類芽孢桿菌在植物生產中的應用及作用機制［J］. 北方園藝，2020（24）：137-144.

［62］Lee B，Farag M A，Park H B，et al. Induced resistance by a long-chain bacterial volatile：elicitation of plant systemic defense by a C13 volatile produced by Paenibacillus polymyxa［J］. PLoS One，2012，7（11）：e48744.

［63］Du N S，Shi L，Yuan Y H，et al. Isolation of a potential biocontrol agent Paenibacillus polymyxa NSY50 from vinegar waste compost and its induction of host defense responses against Fusarium wilt of cucumber［J］. Microbiological Research，2017，202：1-10.

［64］Luo Y C，Cheng Y J，Yi J C，et al. Complete genome sequence of industrial biocontrol strain Paenibacillus polymyxa HY96-2 and further analysis of its biocontrol mechanism［J］. Frontiers in Microbiology，2018，9：1520.

［65］Park K Y，Seo S Y，Oh B R，et al. 2，3-butanediol induces systemic acquired resistance in the plant immune response［J］. Journal of Plant Biology，2018，61（6）：424-434.

［66］Jeong H，Choi S K，Ryu C M，et al. Chronicle of a soil bacterium：Paenibacillus polymyxa E681 as a tiny guardian of plant and human health［J］. Frontiers in Microbiology，2019，10：467.

［67］Cheng W L，Yang J Y，Nie Q Y，et al. Volatile organic compounds from Paenibacillus polymyxa KM2501-1 control Meloidogyne incognita by multiple strategies［J］. Scientific Reports，2017，7：16213.

［68］Morath S U，Hung R，Bennett J W. Fungal volatile organic compounds：a review with emphasis on their biotechnological potential［J］. Fungal Biology Reviews，2012，26（2/3）：73-83.

［69］Garbeva P，Hordijk C，Gerards S，et al. Volatile-mediated interactions between phylogenetically different soil bacteria［J］. Frontiers in Microbiology，2014，5：289.

［70］Raza W，Yuan J，Ling N，et al. Production of volatile organic compounds by an antagonistic strain Paenibacillus polymyxa WR-2 in the presence of root exudates and organic fertilizer and their antifungal activity against Fusarium oxysporum f.sp. niveum［J］. Biological Control，2015，80：89-95.