尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）是一种能够在多种农作物上引起维管束病害的土传病原真菌。镰刀菌引起的枯萎病在生产过程中防控困难,过度依赖化学农药对环境和食品安全造成不利影响。基于拮抗微生物的生物防控被认为是植物枯萎病潜在的有效防控途径。但生防菌在土壤中存活及定殖问题影响了生防微生物的效果,新型生防微生物资源的挖掘受到关注。粘细菌是一类有着复杂生命周期和多细胞行为的革兰氏阴性捕食性土著细菌,能够捕食包括真菌和细菌在内的多种微生物,被认为在生防方面具有较好的应用潜力。本实验室分离的珊瑚球菌EGB对多种尖孢镰刀菌等植物病原真菌具有高效捕食能力。前期研究表明菌株EGB中的新型外膜β-1,6-葡聚糖酶GluM在捕食真菌过程中起着关键作用。本论文在此基础上对GluM控制尖孢镰刀菌黄瓜专化型（F.oxysporum f.sp.cucumerinum,FOC）的生理及生态学机制进行了研究,取得了以下结果:1.GluM破坏FOC细胞壁,启动HOG途径,引起活性氧迸发,并诱导其细胞凋亡GluM对FOC孢子萌发的最低抑制浓度为2.0 U/ml,处理12 h后其分生孢子和单菌丝的残留活力分别为10.40%和30.68%,显著低于β-1,3-葡聚糖酶zymolyase处理后孢子和单菌丝的残留活力（72.90%和73.94%）。GluM处理后FOC细胞壁出现明显的穿孔现象,同时胞内甘油含量上升了 2.6倍。高渗甘油信号HOG途径hog1基因敲除后,GluM处理Δhog1突变株胞内甘油含量和对照组无显著差异,而增加了对GluM处理的耐受性。细胞壁完整性途径slt2基因敲除导致FOC菌株对GluM的处理更敏感。结果显示HOG途径激活引起胞内甘油含量的增加,由此造成的FOC胞内膨压上升加剧了因细胞壁破坏造成的死亡,渗透保护剂山梨醇的加入仅能降低13.2%的死亡率。进一步研究发现,胞内活性氧的积累直接造成了细胞的死亡,还原性物质维生素C及维生素E可以提高FOC对GluM处理的耐受性,而活性氧清除蛋白转录激活因子ap1基因的敲除提高了突变株对GluM的敏感性。GluM处理造成FOC细胞线粒体膜电势去极化,磷脂酰丝氨酸外翻和DNA片段化,诱导了 FOC细胞凋亡。原生质体处理数据表明GluM处理FOC细胞造成的凋亡现象不是由细胞壁水解释放的小分子物质诱导。结果表明GluM处理造成的活性氧迸发及其诱发的细胞凋亡对GluM杀伤FOC细胞发挥了重要作用。2.珊瑚球菌EGB固态发酵基质可以有效防控黄瓜枯萎病菌株EGB液体发酵制剂和固态发酵制剂（solid-state fermentation matrix,SSFM）在连续2年的田间试验中表现出对黄瓜枯萎病的良好防控效果,防控率达到65.96%（2015年）和53.94%（2016年）。采用盆栽实验对菌株EGB防控黄瓜枯萎病生态学机制开展了研究,结果显示SSFM处理后黄瓜生防效率达到了 85.72%。处理27天后FOC处理组病原菌的数量上升了 8倍,而SSFM使用后病原菌数量下降了 70%。SSFM和FOC+SSFM处理组,菌株EGB的数量分别为1.23×106 cfu/g和3.72×105 cfu/g 土壤。表明菌株EGB可以在土壤中有效定殖并降低病原真菌数量。扫描电镜观察发现菌株EGB在黄瓜根部具有较强的生物膜形成能力,其在黄瓜根的伸长区的定殖能力要显著优于分生区的定殖能力。为了揭示EGB在黄瓜根部定殖的驱动力,我们研究了 EGB对黄瓜根系分泌物的趋化能力。实验发现EGB对黄瓜根系分泌物有明显的趋化作用,分泌物中的麦芽糖和麦芽糖醇是引起趋化作用的关键化合物,对10-100μM的麦芽糖和10-80 μM的麦芽糖醇的趋化作用最为强烈。3.珊瑚球菌EGB能够影响土壤微生物群落结构鉴于菌株EGB对不同微生物表现出广谱的捕食能力,我们推测其可以调控土壤微生物群落结构。我们利用高通量测序技术监测了黄瓜盆栽实验中不同取样点土壤微生物的相对丰度变化。数据显示SSFM使用15天后EGB在中点取样点土壤中相对丰度显著上升,此时黄瓜根部菌株EGB丰度和对照组无显著差异,27天后中点取样点土壤中EGB相对丰度略有下降,而黄瓜根部土壤中EGB相对丰度明显上升,暗示菌株EGB向黄瓜根部发生了迁移。同时发现使用SSFM处理15天后,中点取样点细菌微生物群落丰度显著下降,但随着处理时间的延长,细菌群落结构开始恢复,丰度逐渐上升,到27天时各处理组之间已无显著差别;而黄瓜根部细菌微生物丰度变化在处理27天后比处理15天变化明显,因此,我们推测EGB在迁移过程中改变了土壤中微生物的群落结构。SSFM处理组和对照组土壤中微生物丰度分析结果显示S S F M使用后土壤中13个细菌属和5个真菌属相对丰度显著上升,其中部分属包含广泛研究的生防微生物,如Bacillus,Pseudomonas和Thielavia等;有19个细菌属和27个真菌属丰度显著下降,其中未见与植物促生或者是生防相关的微生物。结果表明作为捕食性细菌,菌株EGB在向植物根际迁移的过程中,改变了微生物群落结构,增加了土壤有益微生物的相对丰度。4.GluM解除FGB1对FOC细胞壁β-葡聚糖的保护,增强植物对FOC的系统抗性凝集素FGB1能够结合带β-1,6-分支的β-1,3-葡聚糖,保护FOC细胞壁免被植物识别。GluM和zymolyase对FOC的处理结果表明,GluM对细胞壁葡聚糖上的β-1,6-糖苷键的水解增加了 zymolyase对β-1,3-葡聚糖的水解程度。在盆栽实验中我们发现FOC+EGB处理组黄瓜根部PR基因的转录水平显著高于FOC处理组,结合GluM和zymolyase对细胞壁的水解作用,我们推测菌株EGB能够消除FGB1对β-葡聚糖的保护作用,促进植物对FOC细胞壁β-葡聚糖的识别从而产生对FOC的系统抗性。研究结果阐明了珊瑚球菌EGB拮抗尖孢镰刀菌的机制,其产生的外膜β-1,6-葡聚糖酶GluM能够水解FOC细胞壁中β-1,6-葡聚糖,造成细胞壁完整性受损,HOG途径启动产生甘油强化了细胞壁的损坏;活性氧积累直接造成细胞损伤,并诱导FOC细胞凋亡。菌株EGB能够有效在土壤中定殖,控制病原菌数量,并调控土壤微生物群落结构,其所产的GluM可以削弱凝集素FGB1对β-葡聚糖的保护作用,促进植物对FOC产生系统抗性,从而高效防控黄瓜枯萎病的发生。研究结果为Corallococcus sp.EGB防控植物枯萎病害提供了理论和实践依据。