综述：植物病原真菌对精油处理的分子响应：当前知识与展望

《Piel》：Molecular responses of phytopathogenic fungi to essential oil application: current knowledge and perspectives

植物病原真菌威胁农业，传统 fungicides 环境健康问题显著。精油通过破坏细胞膜、抑制 ergosterol 合成及干扰呼吸链等多机制发挥抗真菌活性，经转录组、蛋白质组、代谢组及脂质组分析验证其分子作用机制，为可持续农业提供新策略。

　　植物在面对非生物和生物胁迫时正面临越来越大的挑战，例如气候变化、密集的单一作物种植模式以及病原体的侵袭。这些因素不仅改变了植物与病原体之间的相互作用，还降低了植物对感染的抵抗力。此外，全球贸易促进了外来病原体的传播，这些病原体能够迅速适应新环境，常常取代本地物种，给农业和林业造成严重损害。其中，真菌是植物病原体中最具影响力的类群之一，它们在收获前和收获后导致了大量的损失。一些著名的真菌病原体，如*Heterobasidion annosum*、*Armillaria mellea*、*Fusarium solani*、*Rosellinia necatrix*、*Alternaria*和*Puccinia*等，会引发诸如霜霉病、白粉病、锈病、赤霉病、根腐病、枝干腐烂病、叶斑和坏死斑、炭疽病以及维管束萎蔫等多种植物疾病。而单一作物种植的加剧则进一步增强了病原体的致病力，减少了生物多样性，同时，合成杀菌剂的大规模使用导致了抗药性菌株的出现，并引发了环境和健康方面的担忧。

许多合成杀菌剂，如苯并咪唑类和甾醇生物合成抑制剂，不仅难以降解，而且对人类、有益微生物以及传粉昆虫具有毒性。因此，寻找可持续的替代方案变得尤为迫切。欧盟2009/128/EC指令推动了生物控制手段的发展，包括生物农药。这些生物农药可能由有益微生物组成，如植物生长促进根际细菌（PGPR）和菌根真菌，或者是从植物、藻类和微生物中提取的天然物质。植物精油（EOs）因其抗真菌活性、低毒性和可生物降解性而备受关注。植物精油是芳香植物中产生的挥发性次级代谢产物，它们在植物体内合成，并通常通过蒸馏方法提取，尽管超临界CO?萃取方法能够更好地保留挥发性成分，但成本较高。由于其脂溶性及分子量小，植物精油可以破坏真菌细胞膜，抑制孢子萌发和菌丝生长，并针对真菌的关键生命过程，如麦角甾醇生物合成、线粒体呼吸作用以及核酸合成。

植物精油的分子机制复杂多样，它们能够通过多种方式影响真菌的生理活动。其中，萜烯类化合物及其含氧衍生物在抗真菌作用中尤为关键。这些化合物通过破坏细胞结构、干扰细胞膜功能、抑制麦角甾醇合成、阻断呼吸链、减少孢子萌发率以及干扰细胞分裂过程来抑制真菌。此外，植物精油还能够通过增强活性氧（ROS）的产生来诱导氧化应激，从而导致蛋白质、脂质和DNA的损伤，最终引发细胞死亡。这些特性使得植物精油成为一种可持续的病原菌控制手段。因此，本文旨在总结植物精油对植物病原真菌分子反应的最新研究进展，特别是通过转录组学、蛋白质组学、代谢组学和脂质组学等多组学方法进行的研究。

当前的研究表明，植物精油对真菌基因表达的影响是显著的。例如，茶树精油（TTO）对*Botrytis cinerea*的处理导致其与次级代谢产物合成、氨基酸、碳水化合物和脂质代谢相关的基因表达发生变化。此外，TTO显著抑制了与遗传信息处理相关的基因，包括那些参与转录、复制和DNA修复的基因。另一项研究显示，*Fusarium solani*菌丝在*Citrus*纳米乳液（NEO）和传统乳液（TEO）处理下，其孢子产生和生长受到抑制，同时影响了与减数分裂和DNA复制相关的Snf1和Ime2酶基因。此外，香叶醇作为广泛使用的芳香单萜，对*Fusarium oxysporum* f. sp. *lycopersici*（Fol）具有抑制作用，并促进了番茄防御基因的表达。香叶醇干扰了与细胞壁降解酶相关的基因，如几丁质酶、内聚果胶酶（pg1）、外聚果胶酶（pgx4）、果胶裂解酶（pl1）、木聚糖酶（xly）和脂肪酶（fgl1），从而削弱了真菌的生存能力。

植物精油对真菌蛋白质组的影响同样显著。许多病原真菌会分泌具有毒性的蛋白质，如Cerato platanins（CPs），它们属于一种小型疏水性真菌蛋白家族，具有诱导植物防御反应和细胞坏死的能力。精油处理可以影响这些蛋白质的表达，从而干扰真菌的生理活动。例如，茶树精油处理*Botrytis cinerea*时，会干扰与线粒体呼吸链和三羧酸循环相关的蛋白质，如ATP合成酶D链、ATP合成酶亚基、苹果酸脱氢酶（MDH）、柠檬酸合酶（CS）和α-酮戊二酸脱氢酶（OGDH），这些蛋白在真菌细胞中起着重要作用，其表达受到抑制可能导致细胞功能紊乱。此外，一些研究还发现，精油处理可以提高真菌中抗氧化酶的表达，如过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD），这可能是真菌在面对精油胁迫时的一种应激反应。

在代谢组学方面，植物精油对真菌代谢通路的影响也得到了广泛研究。通过气相色谱-质谱联用技术（GC-MS/MS）和液相色谱-质谱联用技术（LC-MS/MS），研究人员能够更精确地识别和表征代谢物。例如，*Artemisia absinthium*精油处理番茄幼苗时，干扰了*Fusarium oxysporum*的代谢过程，影响了其能量生成和细胞壁相关代谢物的合成。精油处理导致了氧化代谢中间体的减少，如草酸乙酸，从而降低了真菌的能量储备。此外，一些精油，如*Illicium verum*精油，对*Fusarium proliferatum*的影响包括抑制其五碳糖代谢、葡萄糖醛酸代谢和半乳糖代谢，这可能削弱其在宿主植物中的生存能力。在黄瓜叶片上使用茴香精油（CSEO）处理，可以刺激植物防御相关酶的活性，如β-1,3-葡聚糖酶、几丁质酶、苯丙氨酸氨裂解酶、过氧化物酶和多酚氧化酶，并促进这些酶基因的过表达。

脂质组学研究进一步揭示了植物精油对真菌脂质组成的影响。脂质是真菌细胞的重要组成部分，它们在细胞膜结构、能量储存、信号传导和应激反应中发挥关键作用。植物精油可以干扰真菌细胞膜的完整性，例如，*Fusarium oxysporum*在*Alpinia officinarum*精油处理后，其细胞膜通透性增加，从而影响其生存能力。此外，精油还可以抑制麦角甾醇生物合成的关键酶，如羊毛甾醇-14-α-脱甲基酶（CYP51），从而破坏细胞膜的稳定性。一些研究还发现，精油处理导致真菌中磷脂类物质，如磷脂酰胆碱（PC）和磷脂酰乙醇胺（PE）的减少，这些物质在磷脂酰肌醇生物合成中起着重要作用，影响细胞内的信号传导过程。

尽管植物精油在抗真菌方面表现出良好的效果，但在实际应用中仍面临一些挑战。首先，植物精油在田间使用时可能对植物产生一定的毒害作用，这限制了其广泛应用。其次，精油的化学成分容易受到环境因素的影响，导致其在不同条件下表现出不同的抗真菌活性。此外，精油在反复使用过程中可能因挥发性而降解，影响其效果。操作过程中可能引发操作者的过敏反应，同时精油的气味可能对采摘后处理产生感官影响。目前，仅有少数基于精油的杀菌剂获得监管批准，如柑橘精油产品（如Limocide）。

为了克服这些挑战，未来的研究应着重于优化精油配方，开发有效的剂量策略，并探索精油与其他微生物生物保护剂的协同作用，以提高其在病虫害管理中的应用效果。此外，进一步研究精油的分子机制，特别是其对真菌细胞膜、呼吸链和代谢通路的影响，将有助于设计更高效和安全的抗真菌策略。随着多组学技术的发展，我们可以更全面地理解植物精油对真菌的影响，从而为农业可持续发展提供新的解决方案。