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小麦是一种在世界各地广泛种植的谷类作物，由禾谷镰孢菌引起的小麦赤霉病是小麦的主要病害之一，它不仅导致小麦产量下降，而且会在籽粒中积累毒素，如脱氧雪腐镰孢菌烯醇(DON)和雪腐镰孢菌烯醇(NIV)，严重影响小麦的品质，还会使使人畜急性中毒，对小麦的安全生产造成巨大的损失。目前针对小麦赤霉病的防治措施有化学防治和选育抗病品种，但是长时间使用化学药剂会使禾谷镰孢菌的抗药性增强，同时造成环境污染。由于缺乏抗小麦赤霉病抗性品种，而且小麦赤霉病的抗性遗传较为复杂，因此急需安全、有效的防治措施。生物防治因对作物无毒害、对环境友好，逐渐成为学者关注的热点。利用微生物的拮抗特性进行小麦赤霉病的防治具有很好的前景，是一个值得去深入研究的课题。利用芽孢杆菌防治小麦赤霉病安全稳定，然而禾谷镰孢菌与芽孢杆菌互作过程中的影响机制等还不明确。据此本课题开展了以下研究:
从小麦穗部样本中分离纯化得到256个细菌菌株，平板对峙法筛选得到78株拮抗细菌，其中菌株YB-130对禾谷镰孢菌有显著的拮抗作用，通过形态学和分子生物学将其鉴定为贝莱斯芽孢杆菌。对菌株YB-130进行全基因组测序发现，其基因组是由不含质粒的一条环状染色体组成，染色体全长为3980767bp，G+C含量为46.46％,预测有4105个CDS，预测编码基因总长度为3551001bp，覆盖有89.20％的基因组，含有86个tRNA和27个rRNA，一共预测12个编码次生代谢产物合成基因簇，其中有4个编码基因簇功能未知。与禾谷镰孢菌PH-1单独培养相比，孢子萌发抑制率达到67.58％，菌丝生长抑制率高达71.8％，DON含量下降69.27％，DON合成相关基因Tri3、Tri5和Tri8的相对表达量分别表现出6.5、10和2倍的下调。抑菌谱测定结果显示对芹菜早疫病菌、小麦根腐病菌抑制效果较好，抑制率分别为72.71％、68.22％。
禾谷镰孢菌与菌株YB-130互作转录组测序结果显示，禾谷镰孢菌PH-1获得了22.56G的Cleanreads，Q20、Q30值均达到98％、94％以上，碱基位置的测序错误率均低于1％。一共获得了6439个差异基因，有3169个基因显著上调表达，有3270个基因显著下调表达。GO功能中分别注释到分子功能、生物过程和细胞组成分别有37、22和13个，其中注释丰度最高的是生物过程，注释丰度最低的是细胞组成。KEGG富集分析结果显示基因显著上调中主要富集在核糖体、氨酰tRNA生物合成、RNA转运、氨基酸的生物合成和RNA聚合酶等11个过程，基因显著下调中主要富集在蛋白酶体、过氧化物酶体、类固醇生物、萜类主链生物合成、内吞作用和脂肪酸代谢等9个过程。
本研究利用禾谷镰孢菌PH-1与菌株YB-130的互作转录组数据筛选得到脂肪酸合成酶FGSG_11656基因，后续采用Spilt-marker方法构建FGSG_11656基因敲除盒，利用PEG介导原生质体的转化，在含有一定浓度的氨苄青霉素、潮霉素抗性平板和PCR正、负引物筛选最终得到缺失突变体。对得到的缺失突变体进行表型观察和致病力测定，与野生型PH-1相比，△FGSG_11656缺失突变体色素产量降低，菌丝边缘变稀薄，生长速度没有显著差异。相较于野生型PH-1，△FGSG_11656缺失突变体孢子有部分顶端透明，大小没有明显差异，产孢量和菌丝干重分别降低54.54％和22.77％，野生型菌株DON含量高达115.2±2.85μg/mL，△FGSG_11656缺失突变体DON产量只有57.13±2.39μg/mL，DON含量对比下降50.67％。胚芽鞘侵染实验测定发现，野生型PH-1发病率高达91.67％，△FGSG_11656缺失突变体发病率只有53.33％。以上数据可为深入研究禾谷镰孢菌应答菌株YB-130互作机制研究提供科学依据。
从小麦穗部样本中分离纯化得到256个细菌菌株，平板对峙法筛选得到78株拮抗细菌，其中菌株YB-130对禾谷镰孢菌有显著的拮抗作用，通过形态学和分子生物学将其鉴定为贝莱斯芽孢杆菌。对菌株YB-130进行全基因组测序发现，其基因组是由不含质粒的一条环状染色体组成，染色体全长为3980767bp，G+C含量为46.46％,预测有4105个CDS，预测编码基因总长度为3551001bp，覆盖有89.20％的基因组，含有86个tRNA和27个rRNA，一共预测12个编码次生代谢产物合成基因簇，其中有4个编码基因簇功能未知。与禾谷镰孢菌PH-1单独培养相比，孢子萌发抑制率达到67.58％，菌丝生长抑制率高达71.8％，DON含量下降69.27％，DON合成相关基因Tri3、Tri5和Tri8的相对表达量分别表现出6.5、10和2倍的下调。抑菌谱测定结果显示对芹菜早疫病菌、小麦根腐病菌抑制效果较好，抑制率分别为72.71％、68.22％。
禾谷镰孢菌与菌株YB-130互作转录组测序结果显示，禾谷镰孢菌PH-1获得了22.56G的Cleanreads，Q20、Q30值均达到98％、94％以上，碱基位置的测序错误率均低于1％。一共获得了6439个差异基因，有3169个基因显著上调表达，有3270个基因显著下调表达。GO功能中分别注释到分子功能、生物过程和细胞组成分别有37、22和13个，其中注释丰度最高的是生物过程，注释丰度最低的是细胞组成。KEGG富集分析结果显示基因显著上调中主要富集在核糖体、氨酰tRNA生物合成、RNA转运、氨基酸的生物合成和RNA聚合酶等11个过程，基因显著下调中主要富集在蛋白酶体、过氧化物酶体、类固醇生物、萜类主链生物合成、内吞作用和脂肪酸代谢等9个过程。
本研究利用禾谷镰孢菌PH-1与菌株YB-130的互作转录组数据筛选得到脂肪酸合成酶FGSG_11656基因，后续采用Spilt-marker方法构建FGSG_11656基因敲除盒，利用PEG介导原生质体的转化，在含有一定浓度的氨苄青霉素、潮霉素抗性平板和PCR正、负引物筛选最终得到缺失突变体。对得到的缺失突变体进行表型观察和致病力测定，与野生型PH-1相比，△FGSG_11656缺失突变体色素产量降低，菌丝边缘变稀薄，生长速度没有显著差异。相较于野生型PH-1，△FGSG_11656缺失突变体孢子有部分顶端透明，大小没有明显差异，产孢量和菌丝干重分别降低54.54％和22.77％，野生型菌株DON含量高达115.2±2.85μg/mL，△FGSG_11656缺失突变体DON产量只有57.13±2.39μg/mL，DON含量对比下降50.67％。胚芽鞘侵染实验测定发现，野生型PH-1发病率高达91.67％，△FGSG_11656缺失突变体发病率只有53.33％。以上数据可为深入研究禾谷镰孢菌应答菌株YB-130互作机制研究提供科学依据。