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钙生拟青霉(Calcarisporium cordycipiticola)引发的白霉病严重影响蛹虫草(Cordyceps militaris)产业。研究人员通过非靶向代谢组学分析,发现类似杂色曲霉素的代谢物是致病因子,S- 腺苷甲硫氨酸(SAM)在病菌感染和宿主反应中起关键作用,为防控提供依据。
在神奇的真菌世界里,蛹虫草(
Cordyceps militaris)是一种备受瞩目的药用真菌,它不仅被广泛人工栽培,还具有多种神奇的药用功效,宛如大自然馈赠的瑰宝。然而,近年来,一场 “白色瘟疫” 悄然降临,严重威胁着蛹虫草的产业发展。罪魁祸首便是钙生拟青霉(
Calcarisporium cordycipiticola),它引发的白霉病,让无数蛹虫草种植者遭受重大经济损失。
以往针对钙生拟青霉感染蛹虫草的研究,多集中在基因组和转录组层面,对于两者相互作用过程中的代谢产物变化却知之甚少。为了揭开这一神秘面纱,探寻应对白霉病的有效策略,来自多个研究机构的研究人员携手开展了深入研究。他们的研究成果发表在《Fungal Biology》杂志上,为我们带来了新的希望。
研究人员采用的关键技术方法主要包括样本采集、液相色谱 - 串联质谱(LC-MS/MS)分析以及多种数据分析方法。他们精心采集了三个月龄的健康蛹虫草子实体、感染后健康部分和患病部分的样本,并将其分组用于后续分析。利用 LC-MS/MS 技术检测样本中的代谢物,随后通过主成分分析(PCA)、偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)和正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)等方法,对数据进行处理和分析,从而找出差异代谢物 。
在样本采集和准备环节,研究人员将健康蛹虫草子实体作为对照组(CK),设置了 4 个生物学重复;感染后健康部分(HFB)和患病部分(DFB)各设置 3 个生物学重复,且每组样本均由 3 个不同的蘑菇样本混合而成,以确保实验结果的可靠性。
通过 LC-MS/MS 分析,研究人员在正离子模式下检测到 11,054 个特征峰,在负离子模式下检测到 12,448 个特征峰。经过 PCA、PLS-DA 和 OPLS-DA 分析发现,三组样本在正负离子模式下均呈现明显分离,这表明不同组别的代谢谱存在显著差异。随后,通过 MS/MS 分析,在三组样本中初步鉴定出 513 种差异代谢物。
在对关键代谢途径的深入分析中,研究人员有了重大发现。一种类似杂色曲霉素(sterigmatocystin-like metabolite)的代谢物,被证实是导致蛹虫草白霉病的致病因子之一。而S- 腺苷甲硫氨酸(SAM),作为一种关键的中间代谢产物,在病菌感染和宿主反应过程中都扮演着核心角色,这凸显了甲基转移过程在两者相互作用中的重要意义。此外,研究还在患病的蛹虫草子实体中检测到有毒代谢物,这警示人们,受钙生拟青霉污染的蛹虫草存在安全风险,不宜食用。
这项研究意义非凡。它首次从代谢组学角度深入剖析了钙生拟青霉与蛹虫草之间的相互作用机制,为我们理解病原菌的致病过程和宿主的防御机制提供了全新视角。研究结果有助于开发针对白霉病的有效防控策略,降低蛹虫草产业的经济损失,保障药用真菌的安全生产。同时,也为其他类似病原菌 - 宿主相互作用的研究提供了重要参考,推动了真菌生物学领域的发展。未来,研究人员有望基于这些发现,进一步探索靶向干预代谢途径的方法,精准防治白霉病,让蛹虫草产业摆脱 “白色瘟疫” 的困扰,再次焕发生机与活力。