中国对进口大豆的依存度高达85％，提高本土大豆产量刻不容缓。大豆根腐病是导致大豆减产的主要原因之一。前期工作中，课题组筛选到一株对大豆根腐病病原菌-尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）具有较强拮抗作用的菌株贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)3A3-15。本研究在上述研究基础上，探究贝莱斯芽孢杆菌3A3-15对大豆根腐病的防治效果和拮抗机理，为该菌株作为大豆根腐病生防菌用于生产实践提供试验数据和理论基础。
　　采用盆栽试验探究了不同浓度的3A3-15菌株发酵液对大豆根腐病的防治效果、根系抗氧化酶活性、土壤酶活性及土壤含菌量的影响。结果表明:3A3-15菌株发酵液施用量越多，防治效果越好，最高达46.25％;与只加病原菌的对照组相比，高浓度发酵液处理的大豆根系POD活性增加5.76倍，CAT活性增加0.07倍，微生物总量和细菌总数量增多，土壤脲酶和蔗糖酶活性无显著变化。该结果表明较高浓度的3A3-15发酵液对大豆根腐病的防治效果较好。
　　利用高通量测序技术探究贝莱斯芽孢杆菌3A3-15菌株对盆栽大豆根际土壤细菌和真菌群落结构的影响。结果发现，施用贝莱斯芽孢杆菌3A3-15菌株发酵液后，细菌的Shannon指数、PD值、Simpson指数和Chao指数降低，但差异不显著，OTUs(operation taxonomic units)个数减少32.74％，优势菌门、优势菌属丰度均无显著差异，Top10优势菌门分别是变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimo-nadetes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、浮徼菌门(Planctomycetes)、TM7、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)，优势菌属为Kaistobacter和鞘氨醇单胞菌（Sphingomonas）。NMDS（无度量多维标度分析）分析得出，处理组细菌群落差异小于对照组。因此可以确定，贝莱斯芽孢杆菌3A3-15菌株的施用没有显著影响土壤细菌的丰富度、多样性和菌落结构，但明显减少了样品OTUs个数，减小了群落结构差异，显著增加了部分非优势菌门的丰度。真菌多样性研究结果表明，盆栽土壤真菌的多样性和OTUs个数增加，而物种丰富度降低。门水平上，与对照组比较，处理组的子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和壶菌门(Chytridiomycota)丰度下降，接合菌门(Zygomycota)、球囊菌门(Glomeromycota)和芽枝菌门(Blastocladiomycota)的丰度上升。
　　为探究贝莱斯芽孢杆菌3A3-15菌株的拮抗作用机制，通过高效液相色谱-电喷雾质谱(HPLC-ESI-MS)分析3A3-15菌株的抑菌成分，以尖孢镰刀菌为病原菌，通过平板对峙和孢子萌发抑制试验探究其对病原菌菌丝形态和孢子萌发的影响，并使用已报道的抗性基因引物对3A3-15菌株的抗性基因进行PCR扩增。结果表明:菌株3A3-15的抑菌物质为C14SurfactinA和C15SurfactinA，其能导致病原菌（尖孢镰刀菌）菌丝扭曲、肿大、畸形，对尖孢镰刀菌孢子萌发抑制作用较强，抑制率最高达93.2％。菌株3A3-15中有srfAB、ituC、bamC、fenD和yndJ多个抗性基因，分别控制表面活性素、伊枯草菌素、杆菌霉素、泛革素和Yndj蛋白这五种抑菌物质的合成。
　　采用转座突变技术，进一步对其抗性基因进行研究。使用电击转化方法将携带有转座子mini-Tn10的质粒pIC333转入3A3-15菌株感受态细胞中，并优化电击转化条件。高温诱变转座子，构建随机插入突变体库。通过反向PCR技术，获得转座子侧翼及抗性基因序列。结果表明，质粒pIC333的最佳转化条件为:细胞OD600为0.9，电压为1.75kv，电阻为400Ω，质粒DNA加入量为50ng，最高转化率达7.92×104CFU/μg DNA;成功筛选出3株对尖孢镰刀菌抑制作用明显下降的突变株;获取了一个抗性基因片段，经比对为表面活性素合成酶基因。
　　综上所述，本文对3A3-15菌株的生防效果及拮抗机理进行了研究，表明贝莱斯芽孢杆菌3A3-15菌株具有较好的生防效果，且该菌株的加入没有显著改变土壤微生物的群落结构。贝莱斯芽孢杆菌3A3-15菌株含有多个抗性基因和控制合成多种抑菌物质的潜力，但主要通过控制合成表面活性素来抑制尖孢镰刀菌菌丝生长和孢子萌发。转座突变技术进一步证实贝莱斯芽孢杆菌3A3-15发挥拮抗作用的基因主要是表面活性素合成酶基因。上述研究为该菌株被进一步开发利用奠定了理论基础。