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长喙壳科(Ceratocystidaceae)真菌在植物病害中扮演重要角色,其挥发性物质对昆虫介导的传播至关重要。研究人员分析多种该科真菌的挥发性物质,发现主要为 fusel 醇和 fusel 乙酸酯且差异显著。这为理解其生态及开发利用提供依据。
在神秘的真菌世界里,长喙壳科(Ceratocystidaceae)真菌可是一群 “个性十足” 的家伙。它们中有的是让植物生病的 “小恶魔”,像造成植物茎溃疡、木材蓝变、枯萎、根和块茎腐烂等症状;有的则相对 “温和”,只在树木伤口处利用点营养,搞点 “小破坏” 。而且,这些真菌还特别依赖昆虫帮忙搬家,不同的属会找不同的昆虫当 “搬运工”。
为了吸引这些 “搬运工”,长喙壳科真菌会释放出带着甜香、果香和花香的挥发性物质,就像给昆虫们发出了诱人的 “邀请函”。然而,尽管知道这些挥发性物质很重要,可对于这个家族里大多数物种具体释放哪些化合物和混合物,大家了解得还很少。同时,fusel 醇和乙酸酯在工业上应用广泛,但传统合成方法对环境不太友好。要是能找到天然的来源,那可就太棒啦!所以,来自国外研究机构的研究人员决定深入探索长喙壳科真菌的挥发性物质世界,看看它们能不能成为这个天然来源,这项研究成果发表在了《Fungal Ecology》上。
研究人员开展的研究主要用到了两个关键技术方法。首先是培养真菌,他们从比勒陀利亚大学林业和农业生物技术研究所的 CMW 菌种保藏中心获取了 36 个不同物种的菌株,还有 17 个来自不同地区和宿主的 C. albifundus 菌株 ,在特定条件下培养。然后使用气相色谱 - 质谱联用(GC - MS)技术分析真菌产生的挥发性物质,通过与标准谱图对比来识别化合物,并利用专业软件进行统计分析。
下面来看看研究结果:
- 不同属产生不同挥发性物质谱:研究的所有长喙壳科真菌都能产生挥发性次生代谢物,大多数是 fusel 醇和 fusel 乙酸酯。但不同属之间有差异,比如 Berkeleyomyces、Ceratocystis、Endoconidiophora 主要产生 fusel 醇和 fusel 乙酸酯,而 Huntiella 还会产生大量 sulcatol 和 sulcatone,部分 Ceratocystis 菌株能产生单萜烯。不同属的物种产生的 fusel 醇和 fusel 乙酸酯类型也有不同,像 Ceratocystis 和 Berkeleyomyces 主要产生支链的,Endoconidiophora、Davidsoniella 和 Thielaviopsis 则主要产生芳香族的 。
- C. albifundus 菌株在不同环境下 fusel 醇生物合成差异大:同一物种 C. albifundus 的不同菌株,产生的 fusel 醇和 fusel 乙酸酯不同。而且,培养温度会影响这些物质的产生,比如有些菌株在 26°C 时产生更多的乙基乙酸酯和异戊基乙酸酯,20°C 时则会产生 2 - 苯乙基乙酸酯,而在 26°C 时没有这种物质。
- 来自不同宿主的 C. albifundus 菌株挥发物产量不同:感染 P. cynaroides 的 C. albifundus 菌株比感染 T. sericea 的菌株产生更多的 fusel 乙酸酯,这表明宿主可能会影响真菌挥发性物质的产生。
在研究结论和讨论部分,研究发现长喙壳科真菌中 fusel 醇和 fusel 乙酸酯的生物合成很复杂,不同菌株和环境下差异很大。这种差异可能和它们的基因、温度、生长速率等多种因素有关。虽然还不清楚这些物质和真菌致病性有什么直接关系,但可以确定的是,长喙壳科真菌产生的挥发性物质在它们和昆虫的关系中起着重要作用。而且,这些真菌有潜力成为 fusel 醇和乙酸酯的天然来源,不过还需要进一步研究它们的生物合成和调控机制。总的来说,这项研究为我们打开了了解长喙壳科真菌挥发性物质的大门,不仅有助于我们理解它们的生态角色,还为生物防治和生物技术应用提供了新的思路,未来在这些方面深入探索,说不定能带来更多惊喜和突破呢。