西瓜在全球范围内均有种植,在其生长发育的各个阶段都会遭受不同的病原菌侵染而发生病害,其中西瓜枯萎病是损害西瓜产量的主要病害之一。西瓜枯萎病是一种土传性病害,其病原菌是尖孢镰刀菌的西瓜专化型(Fusarium oxysporum f.sp.niveu)。目前对于西瓜枯萎病的防治主要还是通过选育抗病品种和嫁接的方式来实现的。但一个好的抗病品种的选育一般都需要消耗很长的时间才能完成。另外嫁接技术往往会造成西瓜的口感不佳,甜度不够等品质上的影响。在西瓜发生枯萎病害后常用的补救方法是使用化学农药。虽然化学药剂可以在一定程度上可以防治西瓜枯萎病,但化学药剂的大量使用造成环境污染和农药残留等问题,并且随着大量的化学药剂使用,病原菌的抗药性也逐渐表达出来,进而带来抗药性增加的风险,综合上述原因表明化学防治措施变得收效甚微。近年来,生防菌的研究越来越成熟,如何利用生防菌对植物病害进行有效防治逐渐受到关注和重视。利用生防菌防治植物病害不会带来环境污染,土壤结构破坏,更不会造成病原菌抗药性的产生,符合国家绿色发展,循环发展战略。因此,本次研究旨在筛选出能够防治西瓜枯萎病的生防菌,并初步探寻生防菌的防病机理。首先,此次研究主要通过平板拮抗、水解酶活等实验,从2000多株生防菌中筛选出13株与西瓜枯萎病菌有拮抗的生防菌和一株没有拮抗作用的菌株。通过温室促生防病实验发现,F11和HSSN09不仅可以促进西瓜的生长,还可以降低西瓜枯萎病的发生。结合平板拮抗和水解酶活实验结果,最终确定这2株效果较好的生防菌,F11和HSSN09。经gyrb测序,F11和HSSN09分别为贝莱丝芽胞杆菌(Bacillus velezensis)和解淀粉芽胞杆(Bacillus amyloliquefaciens)。通过Real-time PCR和抗病相关酶活测定实验检测了西瓜根部抗病相关基因和酶活的表达情况可知,F11和HSSN09可以激活西瓜根部SA和JA途径的抗病基因和多种相关酶活性(过氧化氢酶CAT、过氧化物酶POD、总过氧化物歧化酶SOD)表达,并以此提升西瓜对尖孢镰刀菌的抗性。针对生防菌F11,本研究利用转录组测序分析技术,从分子生物学及转录调控机制出发来探究F11菌防治西瓜枯萎病的防病机理发现,F11菌可以调动与生物过程、细胞组分和分子功能有关基因的表达,在2级GO功能分类中参与催化活性的基因表达量最多,达到4995个。在pathway途径中,F11菌主要参与内质网蛋白和氨基酸的合成,以及碳代谢和RNA转运等。对基因表达量进行分析可知,F11菌可以激活西瓜体内大量的抗病基因表达。另外研究发现,实验室前期筛选出的枯草芽胞杆菌BsE1由于具有很好的游动性,无论是西瓜枯萎病还是小麦赤霉病,BsE1都具有一定的防治效果。因此本次研究还对BsE1进行了随机插入突变体文库的构建,筛选出游动性发生显著改变的突变体共14株。与野生型相比,该14株突变体的游动性显著降低。在小麦和西瓜的温室防病实验中,BsE1也表现出很好的防治效果,是一株具有生防潜力的菌株。