MAPK信号与氨基酸生物合成阻断：丝毛锥盖盘菌抑制胶孢炭疽菌的生防机制——转录组与代谢组学分析

本研究针对胶孢炭疽菌（Colletotrichum gloeosporioides）引发的农业及林业重大病害，通过分离油茶内生真菌丝毛锥盖盘菌（Coniochaeta velutina），结合转录组与代谢组学分析，揭示其通过干扰MAPK信号通路、抑制氨基酸生物合成及降低萜类化合物含量，显著抑制病原菌生长的生防机制，为炭疽病绿色防控提供新策略。

　　

在农业和林业生产中，胶孢炭疽菌（Colletotrichum gloeosporioides）是一种破坏性极强的病原真菌，常导致炭疽病的大规模发生，造成严重的经济损失和生态破坏。传统化学防治方法虽有一定效果，但易引发环境污染、病原菌抗药性及农药残留等问题。因此，开发高效、环保的生物防治策略成为当前研究的重点。内生真菌因其与宿主植物的共生特性及天然抑菌能力，被视为极具潜力的生物防治资源。本研究从健康油茶（Camellia oleifera）叶片中分离出一株内生真菌——丝毛锥盖盘菌（Coniochaeta velutina），并深入探究其对胶孢炭疽菌的抑制机制，相关成果发表于《Canadian Journal of Microbiology》。

为解析丝毛锥盖盘菌的生防机制，研究团队综合运用了转录组学、代谢组学及qRT-PCR（定量实时聚合酶链反应）等技术。通过对丝毛锥盖盘菌处理的胶孢炭疽菌（处理组）与未处理的胶孢炭孢菌（对照组）进行比对分析，从基因表达和代谢物变化层面揭示了抑菌作用的关键环节。

转录组分析揭示关键通路扰动

转录组测序共检测到15310个表达基因，其中3938个基因呈现显著差异表达（p < 0.05），包括2093个上调基因和1845个下调基因。这些基因主要富集于丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路、抗生素生物合成、氨基酸代谢、碳代谢及过氧化物酶通路。MAPK信号通路是真核细胞中重要的信号转导系统，参与调控细胞生长、应激反应和病原菌侵染过程。该通路的紊乱直接影响病原菌的正常生理功能。

代谢组分析显示代谢物动态变化

代谢组学分析鉴定出452种代谢物，其中138种存在显著差异。这些差异代谢物主要涉及次级代谢物生物合成、氨基酸生物合成及α-亚麻酸代谢。值得注意的是，萜类化合物含量在处理组中显著下降，而细胞内木犀草素（pectolinarigenin）等代谢物水平显著上升，进一步影响了病原菌的代谢平衡。

联合分析阐明抑菌机制

通过转录组与代谢组关联分析，并结合qRT-PCR验证，研究发现丝毛锥盖盘菌通过诱导胶孢炭疽菌细胞内木犀草素等代谢物积累，干扰MAPK信号通路的正常功能，同时抑制氨基酸生物合成过程。氨基酸是细胞生长和蛋白质合成的基石，其合成受阻直接导致病原菌生长受限。此外，萜类化合物作为重要的次级代谢产物，其含量下降进一步削弱了病原菌的适应性和致病力。

本研究系统阐述了丝毛锥盖盘菌抑制胶孢炭疽菌的分子机制，重点揭示了MAPK信号通路破坏和氨基酸生物合成抑制的核心作用。该发现不仅为炭疽病的生物防治提供了新的理论依据，也为开发基于内生真菌的绿色防控技术奠定了坚实基础。未来研究可进一步优化丝毛锥盖盘菌的应用工艺，探索其田间防治效果及潜在商业化价值。