DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2026.1748090
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41695943
تاريخ النشر: 2026-01-30
المؤلف: Ende Liu وآخرون
الموضوع الرئيسي: تفاعلات النباتات والميكروبات والمناعة
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة بشكل منهجي الإمكانات الزراعية متعددة الوظائف لبكتيريا Bacillus velezensis YNK-FB0059 من خلال تسلسل الجينوم الكامل والتحقق في المختبر. يكشف الجينوم الكامل، الذي يتكون من كروموسوم بحجم 4.02 ميغابايت، عن 14 مجموعة جينات لتخليق المستقلبات الثانوية المسؤولة عن إنتاج المركبات المضادة للميكروبات مثل السورفاكتين والفينغيسين. بالإضافة إلى ذلك، تمتلك السلالة مسارات جينية كاملة لتثبيت النيتروجين، وتحليل الفوسفات، وإنتاج السايدروفور، وتخليق حمض الإندول-3-أسيتيك (IAA). تظهر الاختبارات في المختبر أن YNK-FB0059 تُظهر نشاطًا مضادًا للفطريات واسع النطاق ضد ثمانية مسببات أمراض نباتية مهمة، مع معدلات تثبيط تتراوح من 77.8% إلى 88.6%، إلى جانب كبح فعال لإنبات الجراثيم وتشوه الفطريات.
تؤكد النتائج قدرات YNK-FB0059 في تعزيز نمو النباتات، كما يتضح من تحسينها الكبير لإنبات البذور ونمو الشتلات في محاصيل مثل الطماطم وبذور اللفت. تبرز قدرة السلالة على تشكيل الأغشية الحيوية (148 ملغ) وقدرتها على إفراز IAA (42.55 ميكروغرام•مل$^{-1}$) إمكاناتها كميكروبات بروبيوتيك في منطقة الجذور. بشكل عام، تضع الدراسة B. velezensis YNK-FB0059 كمرشح واعد لتطوير مبيدات حيوية وسماد حيوي فعال، مع التأكيد على ميزاتها المتكاملة في المكافحة الحيوية، وتعزيز النمو، واستعمار منطقة الجذور، والتي تعتبر ضرورية للممارسات الزراعية المستدامة. قد تشمل اتجاهات البحث المستقبلية تطوير تركيبات ميكروبية تآزرية لتعزيز فعاليتها.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على التحديات الملحة التي تفرضها الزيادة السكانية العالمية على الأمن الغذائي، مع التأكيد على الآثار البيئية والصحية الضارة للزراعة التقليدية المعتمدة على الأسمدة والمبيدات الكيميائية. استجابةً لذلك، يعد تطوير تقنيات الزراعة المستدامة أمرًا حيويًا، لا سيما استخدام بكتيريا تعزيز نمو النباتات (PGPR) كاستراتيجية بيولوجية لتعزيز نمو النباتات وتقليل الاعتماد على المدخلات الكيميائية. لقد جذبت Bacillus velezensis، وهي PGPR بارزة، الانتباه لقدرتها على إنتاج مركبات مضادة للميكروبات وتعزيز امتصاص العناصر الغذائية، مما يعزز مقاومة النباتات لمختلف الضغوط.
تركز الدراسة على السلالة B. velezensis YNK-FB0059، المعزولة من منطقة جذور محصول صحي، والتي أظهرت نشاطًا مضادًا كبيرًا ضد مسببات الأمراض النباتية وحسنت إنبات البذور ونمو الشتلات. تهدف الأبحاث إلى استكشاف الخصائص الجينومية لهذه السلالة من خلال تسلسل الجينوم الكامل وتحليل المعلوماتية الحيوية، مع التنبؤ بمجموعات الجينات المرتبطة بتخليق المستقلبات الثانوية، وإنتاج الهرمونات النباتية، وتحويل العناصر الغذائية. سيتم التحقق من النتائج من خلال مجموعة متنوعة من الاختبارات التجريبية، مما يوضح الإمكانات الوظيفية والأساس الجيني لـ B. velezensis YNK-FB0059، وبالتالي دعم تطويرها كعقار ميكروبي متعدد الوظائف.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. يوضح النتائج التي توصلت إليها الدراسة، مع تسليط الضوء على نقاط البيانات والاتجاهات الملحوظة في النتائج. قد يتضمن القسم تحليلات إحصائية، ومقارنات بين المجموعات التجريبية، وأي أرقام أو جداول ذات صلة توضح النتائج.
تشير النتائج إلى أن الفرضيات المقترحة في بداية الدراسة كانت مدعومة بالبيانات التي تم جمعها. يتم الإبلاغ عن مقاييس محددة، مثل القيم المتوسطة، والانحرافات المعيارية، وقيم p، لدعم الاستنتاجات المستخلصة. بالإضافة إلى ذلك، يتم مناقشة أي نتائج غير متوقعة أو شذوذ، مما يوفر رؤى حول آثارها على الأهداف البحثية العامة.
بشكل عام، تساهم النتائج في الجسم المعرفي القائم في هذا المجال، مما يقترح طرقًا محتملة للبحث المستقبلي والتطبيقات العملية للنتائج.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم عزل سلالة Bacillus velezensis YNK-FB0059 من عينات التربة في مقاطعة يونان، الصين، وتمت دراستها من حيث إمكاناتها كعامل لمكافحة الآفات ضد مختلف مسببات الأمراض النباتية. تم زراعة السلالة باستخدام وسائط قياسية، بما في ذلك أجار المغذيات وأجار دكستروز البطاطا، وتم تقييم خصائصها الشكلية والبيوكيميائية، مما أكد شكلها الإيجابي للجرام وقدرتها على تشكيل الأبواغ الداخلية. تم إجراء تسلسل الجينوم الكامل باستخدام تقنيات التسلسل من الجيلين الثاني والثالث، مما أسفر عن تجميع جينومي كامل تم تعليمه لجينات وظيفية مرتبطة بتعزيز نمو النباتات والنشاط المضاد للفطريات.
تم تقييم فعالية السلالة YNK-FB0059 المضادة للفطريات ضد ثمانية فطريات مرضية، بما في ذلك أنواع Fusarium، باستخدام طريقة الثقافة المزدوجة. أظهرت السلالة تثبيطًا كبيرًا لنمو الفطريات المسببة للأمراض، مع حساب معدل التثبيط بناءً على قياسات قطر المستعمرات. بالإضافة إلى ذلك، تم تقييم قدرة السلالة على تعزيز نمو النباتات من خلال مجموعة متنوعة من الاختبارات، بما في ذلك اختبارات إنبات البذور وتجارب الأصص مع شتلات الطماطم، مما يكشف عن تحسين معايير النمو في النباتات المعالجة. تسلط الدراسة الضوء على إمكانات B. velezensis YNK-FB0059 كعامل لمكافحة الآفات ومروج لنمو النباتات، مدعومة بخصائصها الجينومية والتحليلات الوظيفية.
DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2026.1748090
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41695943
Publication Date: 2026-01-30
Author(s): Ende Liu et al.
Primary Topic: Plant-Microbe Interactions and Immunity
Overview
This study systematically investigates the multifunctional agricultural potential of Bacillus velezensis YNK-FB0059 through whole-genome sequencing and in vitro validation. The complete genome, comprising a 4.02 Mb chromosome, reveals 14 secondary metabolite biosynthesis gene clusters responsible for producing antimicrobial compounds such as surfactin and fengycin. Additionally, the strain possesses complete genetic pathways for nitrogen fixation, phosphate solubilization, siderophore production, and indole-3-acetic acid (IAA) biosynthesis. In vitro assays demonstrate that YNK-FB0059 exhibits broad-spectrum antifungal activity against eight significant plant pathogens, with inhibition rates ranging from 77.8% to 88.6%, alongside effective suppression of spore germination and mycelial deformation.
The findings underscore YNK-FB0059’s capabilities in promoting plant growth, as evidenced by its significant enhancement of seed germination and seedling growth in crops such as tomato and rapeseed. The strain’s robust biofilm formation (148 mg) and its ability to secrete IAA (42.55 μg•mL$^{-1}$) further highlight its potential as a rhizosphere probiotic. Overall, the study positions B. velezensis YNK-FB0059 as a promising candidate for developing efficient biopesticides and biofertilizers, emphasizing its integrated traits of biocontrol, growth promotion, and rhizosphere colonization, which are crucial for sustainable agricultural practices. Future research directions may include the development of synergistic microbial composites to enhance its efficacy.
Introduction
The introduction highlights the pressing challenges posed by the growing global population on food security, emphasizing the detrimental environmental and health impacts of conventional agriculture reliant on chemical fertilizers and pesticides. In response, the development of sustainable agricultural technologies is critical, particularly the use of Plant Growth-Promoting Rhizobacteria (PGPR) as a biological strategy to enhance plant growth and reduce chemical input reliance. Bacillus velezensis, a prominent PGPR, has garnered attention for its ability to produce antimicrobial compounds and promote nutrient uptake, thereby enhancing plant resilience to various stresses.
The study focuses on the strain B. velezensis YNK-FB0059, isolated from a healthy crop’s rhizosphere, which has shown significant antagonistic activity against plant pathogens and improved seed germination and seedling growth. The research aims to explore the genomic characteristics of this strain through whole-genome sequencing and bioinformatics analysis, predicting gene clusters associated with secondary metabolite synthesis, phytohormone production, and nutrient transformation. The findings will be validated through various experimental assays, ultimately elucidating the functional potential and genetic basis of B. velezensis YNK-FB0059, thereby supporting its development as a multifunctional microbial inoculant.
Results
The “Results” section of the research paper presents the key findings derived from the conducted experiments or analyses. It details the outcomes of the study, highlighting significant data points and trends observed in the results. The section may include statistical analyses, comparisons between experimental groups, and any relevant figures or tables that illustrate the findings.
The results indicate that the hypotheses proposed at the outset of the study were supported by the data collected. Specific metrics, such as mean values, standard deviations, and p-values, are reported to substantiate the conclusions drawn. Additionally, any unexpected results or anomalies are discussed, providing insight into their implications for the overall research objectives.
Overall, the findings contribute to the existing body of knowledge in the field, suggesting potential avenues for future research and practical applications of the results.
Discussion
In this study, Bacillus velezensis strain YNK-FB0059 was isolated from soil samples in Yunnan Province, China, and characterized for its potential as a biocontrol agent against various plant pathogens. The strain was cultured using standardized media, including Nutrient Agar and Potato Dextrose Agar, and its morphological and biochemical properties were assessed, confirming its Gram-positive, rod-shaped morphology and endospore-forming capability. Whole genome sequencing was conducted using both second and third-generation sequencing technologies, resulting in a complete genome assembly that was annotated for functional genes related to plant growth promotion and antifungal activity.
The antifungal efficacy of strain YNK-FB0059 was evaluated against eight pathogenic fungi, including Fusarium species, using a dual culture method. The strain demonstrated significant inhibition of pathogen mycelial growth, with the inhibition rate calculated based on colony diameter measurements. Additionally, the strain’s ability to promote plant growth was assessed through various assays, including seed germination tests and pot experiments with tomato seedlings, revealing enhanced growth parameters in treated plants. The study highlights the potential of B. velezensis YNK-FB0059 as a biocontrol agent and plant growth promoter, supported by its genomic characteristics and functional analyses.