摘要：近年来，随着气候变化和耕作制度等改变，由镰孢菌等引起的小麦赤霉病、茎基腐病频繁爆发，严重威胁我国小麦丰产安全。利用有益微生物及其代谢产物的生物防治技术，是绿色防控小麦镰孢菌病害的重要措施之一。然而，当前单一微生物生防制剂存在作用机制单一、田间效果不稳定、环境适

近年来，随着气候变化和耕作制度等改变，由镰孢菌等引起的小麦赤霉病、茎基腐病频繁爆发，严重威胁我国小麦丰产安全。利用有益微生物及其代谢产物的生物防治技术，是绿色防控小麦镰孢菌病害的重要措施之一。然而，当前单一微生物生防制剂存在作用机制单一、田间效果不稳定、环境适应能力有限等问题，严重制约其在农业生产中的大规模应用。合成菌群通过整合具有不同功能或生态位的微生物，模拟自然微生物群落，为解决上述瓶颈问题提供了极具前景的新途径。深入解析生防菌种间互作机制，精准设计并构建功能互补、协同增效的多功能生防菌群，对突破现有生防技术瓶颈，提升植物病害绿色防控效果，具有重要的理论价值与实践意义。

2025年9月11日，浙江大学农学院陈云课题组在Nature Microbiology期刊在线发表题为“Phenazines contribute to microbiome dynamics by targeting topoisomerase IV”的研究论文，揭示了两种常用生防细菌—绿针假单胞菌和枯草芽胞杆菌之间的互作机制，并基于分子互作机制构建了亲和生防菌群，显著提升了生物防治小麦茎基腐病的效果。

吩嗪类化合物（Phenazines）是一类由微生物合成的含氮杂环次级代谢产物，具有显著的抑菌活性。具有产吩嗪类化合物能力的假单胞菌等（phenazine-producing，phz+）细菌，已成为植物病害生物防治中重要的生防菌资源。然而，关于phz+细菌的群体多样性、吩嗪化合物或phz+生防菌施用后对土壤微生物群落结构的影响，以及吩嗪类化合物抑菌的具体作用靶标等关键问题，仍有待深入解析。研究团队首先开发生物信息学筛选工具IPPB，对全球135万株细菌基因组进行系统分析，鉴定出3258株具有吩嗪合成潜力的菌株，涵盖193个物种分类单元，其中109个为首次预测产吩嗪物种，极大拓展了生防微生物种质资源库。通过宏基因组与宏转录组分析，发现产吩嗪假单胞菌可显著重塑根际微生物组结构，富集γ-变形菌纲，同时抑制芽胞杆菌等革兰氏阳性菌。

在机制层面，研究以生防菌绿针假单胞菌ZJU60与枯草芽胞杆菌NCIB3610为模型，揭示 ZJU60 分泌的吩嗪-1-甲酰胺可直接靶向枯草芽胞杆菌的拓扑异构酶 IV（Topoisomerase IV，Topo IV），从而抑制细菌分裂。基于上述分子互作机制，研究构建了由ZJU60与抗吩嗪-1-甲酰胺的枯草芽胞杆菌组成的合成亲和菌群。盆栽试验表明，该菌群对小麦茎基腐病的防效可达70%，较单菌处理提升了30%左右，体现了基于互作机制设计的生防菌群协同增效优势。

图1. 产吩嗪类化合物细菌的类群及其全球分布

浙江大学农业与生物技术学院博士研究生周雅琦为论文第一作者，陈云教授为论文通讯作者。浙江大学农业与生物技术学院马忠华教授，英国南安普顿大学Tomislav Cernava教授，北京大学白洋研究员，美国东北大学Yunrong Chai教授，上海交通大学林厚文教授等参与了本项研究。研究得到了浙江省自然科学基金重点项目、国家重点研发计划、国家自然科学基金和浙江省领雁项目等资助。

高引

iMeta工具

iMeta综述

高引

来源：微生物组