芽孢桿菌對植物病害生防作用機制複雜多樣，包括營養和位點的競爭作用、拮抗作用、誘導寄主抗病性等，其中拮抗作用是最重要的作用機制。芽孢桿菌分泌各種抗菌物質，直接抑制病原菌生長，迄今，人們已經從芽孢桿菌的不同菌株中發現了一百多種拮抗物質，主要包括抗生素、抗菌蛋白和異構香豆素類等。
芽孢桿菌生防機制
1。抗生素類
1。1細菌素
細菌素是透過核糖體途徑合成的、對微生物具有抗生作用的一類小分子量蛋白質。芽孢桿菌屬能產生20多種不同的細菌素，包括未經修飾的肽、含有二硫鍵的肽和含有羊毛硫的肽3 類。
羊毛硫抗生素含有特殊的硫醚鍵，對革蘭氏陽性菌有抑制作用，由於革蘭氏陰性菌的外膜能產生滲透性屏障，對革蘭陰性菌基本無抑制作用。根據羊毛硫抗生素的結構和作用機理，可將其分為A、B 2 大類。枯草芽孢桿菌產生的Subtilin 和Subtilosin 分別屬於A 類和B 類。Ericin A 和Ericin S 也屬於A 類。其他的細菌素還有巨大芽孢桿菌產生的Megacins，對於革蘭氏陽性菌有較強的抑制作用；枯草芽孢桿菌則產生Botrycidin AJ1316、Alirin B-1。
1。 2 脂肽類抗生素
脂肽類抗生素主要分為表面活性素（ Surfactin ） 、伊枯草菌素（ Iturin ） 、泛革素（ Fengycin） 3 大類，脂肽類抗生素的分子量較小，其範圍介於200 ～ 3 000 u，平均分子量為1 000 u。
1。 2。 1 表面活性素（ Surfactin）
surfactin是脂肪酸鏈參與成環的環狀脂肽，能抑制多種植物病原真菌和細菌，還具有殺蟲作用，透過形成離子通道，從而破壞細胞膜的結構導致內容物的釋放，最終引起細胞的死亡。Surfactin 家族主要包括枯草芽孢桿菌產生的Surfactin、Esperins 和地衣芽孢桿菌產生的Surfactant 86，Lichenysin A-D。
1。 2。 2 伊枯草菌素（ Iturin）
伊枯草菌素對植物病原真菌有較強的抑制作用，對細菌的抑制作用相對微弱。成員包括Iturin （ A，B，C，D，E） ，Bacillomycin （ D，F，L，LC） 和Mycosubtilin 等。其結構都是脂肪酸鏈參與成環的環狀脂肽，肽鏈氨基酸構型順序為L-D-D-L-L-D-L，其中第2、3 位為保守的D 構型的Tyr 和Asn。
1。 2。 3 豐原素（ Fengycin）
Fengycin主要包括Fengycin A、B 和制磷脂素（ plipastatin A1、A2、B1、B2），是脂肪酸鏈不參與成環的環狀脂肽，具有很強的抗真菌活性，尤其是對絲狀真菌。其合成基因為fenA，fenB，fenC，fenD，fenE。
1。 2。 4 其他脂肽類抗生素
其他的脂肽類抗生素還有Kustakins、bacillopeptins、桿菌溶素（ Bacilysin）（合成基因簇為ywfB，C，D，E，F，G，H）和地衣菌素（ Licheniformin）。
1。 3 多肽類抗生素
多肽類抗生素分為分支環狀、線狀、環狀和線環狀等多種。分支環狀多肽抗生素主要作用於細菌，包括polymyxin，Octapeptins 和Bactracin。Bactracin是十二肽抗生素，其中7 個氨基酸成環，5 個氨基酸呈線性，Octapeptins 為八肽。
線狀多肽抗生素主要包括Edeine 和Gramicidin，對真菌有強烈的拮抗作用。Gramicidin 的結構為甲醯-Val-Gly-Ala-D-Val-Val-D-Val-Trp- （ D-Leu-Trp ） 3-Etn （ 乙醇胺） ，Edeine 的結構為β-Tyr-Ise-D-Pro-Dha-Gly-Dpermidine。
環狀抗生素包括Gramicidin S 、Tyrocidine、Fusaricidins。Gramicidin S 是由完全一樣的2 個五肽首尾相連組成的環狀短肽抗生素，是最簡單的多肽抗生素。Tyrocidine 是環狀十肽。10 種Fusaricidins 包括LIF03、LI-F04、LI-F05、LI-F06、LI-F07、LI-F08 和Fusaricidins AD，對多種革蘭氏陽性菌有強烈的殺菌活性。另外，多粘類芽孢桿菌能產生一類線環狀陽離子多肽抗生素，稱為多粘菌素（ polymyxins） ，含有疏脂性和親脂性基團及1 個多肽尾，包括polymyxins A，B，C，D 和E，對大多數的革蘭氏陰性菌有殺菌作用。
還有一些多肽類的抗生素Gavaserin、Saltavalin和Azoxybacillin，其中後者能抑制真菌對硫的吸收。
1。 4 聚酮類化合物
聚酮化合物是由低階脂肪酸聚合而成的，具有長碳鏈結構的一類天然物質，主要包括Dfficidin，Macrolactin 和Bacillaene 3 類，對細菌具有強烈的抑制作用。操縱子pks1，pks2，pks3 控制聚酮類化合物的合成，其中pks1 控制Bacillaene 的合成，pks2 控制Macrolactin 的合成，pks3 控制Dfficidin 的合成。
Macrolactin 由二十四環內酯、葡萄糖β-吡喃糖苷和碳酸鏈組成，迄今已發現20 多種macrolactins，包括Macrolactin A—F、O，S，T，U， macrolactinic acids 和isomacrolactinicacids。macrolactins T， U能夠拮抗稻梨孢和鏈格孢屬等多種真菌。
Dfficidin 是多烯類抗生素，是具有罕見的磷酸基團的高度不飽和的大環內酯類物質。
芽孢桿菌產生的抗菌素
2 抗菌蛋白
2。 1 幾丁質酶
大部分生防芽孢桿菌可產生幾丁質酶或β-1，3-葡聚糖酶，或者同時產生2 種酶，透過協同作用溶解病原真菌的菌絲，並透過訊號分子來誘發寄主植物的防禦反應。幾丁質酶是一種分解聚N-乙醯氨基葡萄糖分子的糖苷酶，透過降解真菌細胞壁達到拮抗效果。
2。 2 β-1，3 葡聚糖酶
β-1，3 葡聚糖酶是植物病程相關蛋白，與幾丁質酶協同作用抑制真菌生長。β-1，3 葡聚糖酶能水解β （ 1 → 3） 糖苷鍵，從而拮抗真菌。芽孢桿菌能產生多種葡聚糖酶，包括β-1，3-葡聚糖、β-1，4-葡聚糖酶、β-1，6-葡聚糖酶和endo- （ l，3-1，4） -β 葡聚糖酶等，其中β-1，3-葡聚糖酶有分解真菌細胞壁的作用。
還有許多蛋白目前沒有被明確歸類，如TasA（對革蘭氏陽性細菌和陰性細菌均具有廣譜抗菌活性）、Bacisubin、QA-2等。
3 異構香豆素類
異構香豆素類的代謝物鑑定的有bacilosarcinB、amicoumacin A-C 和AI-77-F。
4。氰化氫（HCN）
氰化氫（HCN）是一種揮發性的次級代謝物，透過抑制電子傳輸而破壞細胞的能量供應。甘氨酸是瞬時氰化物的代謝前體，其中HCN合成酶催化甘氨酸脫羧為CO2和HCN。HCN合成酶是hcnABC合成酶基因簇的產物，作為一種氧敏感性和膜相關酶發揮作用，在氰化過程中發揮其作用。不同的HCN對植物病原體表現出毒性，並阻礙細胞色素c氧化酶，主要是芽孢桿菌產生的氧化酶。
5。鐵載體
鐵載體是一種高親和力、低分子量的鐵螯合化合物。根據其結構特徵、鐵配位官能團和配體型別，細菌鐵載體被分為四大類（羥肟酸鹽、羧酸鹽、吡咯烷類和酚兒茶酸鹽）。芽孢桿菌產生的鐵載體對鐵離子具有很強的親和力，對鏈孢菌、稻瘟病菌和氧孢鐮刀菌表現拮抗潛力。
6。揮發性有機化合物
解澱粉芽孢桿菌SQR-9產生的揮發物對番茄枯萎病菌的防治非常有效，解澱粉芽孢桿菌NJN-6產生的揮發物有效地控制了香蕉枯萎病，並抑制引起香蕉枯萎病菌的孢子萌發和生長。枯草芽孢桿菌（B。subtilis）產生的苯乙酮、壬醛、苯甲醛和苯並噻唑顯著抑制馬鈴薯環腐病菌。萎縮芽孢桿菌CAB-1釋放的揮發物鄰茴香醛、2，3-二甲氧基苯甲醯胺和十六烷抑制番茄灰黴病病菌生長芽孢桿菌釋放的揮發性有機物，例如2-庚酮、3-甲基-1-丁醇、2-乙基己醇、異戊酸和異戊醛，顯著抑制辣椒疫黴的菌絲生長。某些揮發性有機物，如3-丁二烯、3-丁二烯和苯甲醛，抑制青枯菌毒力因子的基因表達，3，5，5-三甲基己醇和癸醇，也抑制了水稻葉枯病的致病原因表達。
7。其他抗菌物質
枯草芽孢桿菌B9987 能產生酚類物質，對茄交鏈孢菌、大麗輪枝菌、黃枝孢菌、立枯絲核菌的抑制作用較強。蠟狀芽孢桿菌UW85 分泌抗菌物質，化學結構為3-氨基-3-脫氧-D-葡萄糖的氨基糖苷。