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为探究天然抗真菌化合物，研究人员以尖孢镰刀菌复合体（FOSC）中致病菌株 Foln 和非致病内生菌株 Fo47 为对象，分析类胡萝卜素降解产物（如紫罗兰酮、脱落酸 ABA）的作用。发现紫罗兰酮显著抑制菌丝生长，两菌株在产孢、FUB 基因簇活性及镰刀菌酸（FA）合成上响应差异，为开发天然杀菌剂提供依据。
在农业生产的真菌病害防控领域，化学 fungicides 的长期依赖带来了抗药性、环境污染和食品安全等棘手问题。开发天然、环保的新型抑菌物质成为当务之急。尖孢镰刀菌复合体（Fusarium oxysporum species complex, FOSC）中既有严重危害作物的病原菌（如亚麻专化型尖孢镰刀菌 Foln），也有具备植物保护作用的非致病内生菌株（如 Fo47）。深入了解天然化合物对不同菌株的作用差异，对精准防控病害意义重大。在此背景下，研究人员针对类胡萝卜素降解产物（apocarotenoids）—— 包括紫罗兰酮（ionones）和脱落酸（abscisic acid, ABA）—— 开展研究，旨在挖掘其抑菌潜力及作用机制，相关成果发表在《Fungal Biology》。
波兰研究人员以 Foln（致病菌株）和 Fo47（非致病内生菌株）为研究对象，通过一系列实验分析类胡萝卜素降解产物对真菌生长、产孢、毒素合成及基因表达的影响。研究采用了菌落形态观察、孢子计数、实时荧光定量 PCR（qPCR）检测 FUB 基因簇和 Velvet 复合体基因表达、超高效液相色谱（UPLC）测定镰刀菌酸（fusaric acid, FA）含量等技术方法，并通过统计学分析验证结果的显著性。
1. 两菌株基础特性差异
未经处理的 Foln 与 Fo47 在多项指标上存在显著差异。Fo47 的微孢子产量是 Foln 的 3 倍，生长速度快 1.5 倍，但其鲜重和干重与 Foln 无明显差异。在毒素合成方面，Fo47 的 FA 产量显著高于 Foln，其菌体干重中的 FA 含量是 Foln 的 8 倍，分泌到培养基中的 FA 更是达到 30 倍之多。
2. 类胡萝卜素降解产物对真菌生长与发育的影响
紫罗兰酮对两菌株的菌丝生长均有显著抑制作用，且对 Fo47 的抑制效果约为 Foln 的 2 倍。高浓度（1.2 μM 和 2.4 μM）处理下，还能抑制 Fusarium 色素合成和气生菌丝生长。ABA 和 β- 环柠檬醛（β-cyclocitral）则未表现出明显抑制效果。显微镜观察发现，紫罗兰酮可诱导 Foln 产生厚垣孢子（chlamydospores），但对 Fo47 无此作用。在产孢方面，Fo47 对紫罗兰酮更敏感，β- 紫罗兰酮可使其孢子产量降低约 50%，而低浓度 α- 紫罗兰酮（0.2 μM）反而使 Foln 产孢量增加 3 倍。
3. 基因表达的调控作用
FUB 基因簇和 Velvet 复合体基因的表达受化合物浓度和菌株类型影响显著。在 Foln 中，α- 紫罗兰酮和高浓度 β- 紫罗兰酮可下调 FUB1-9 基因表达，同时影响 Velvet 复合体基因（如 veA 下调、LaeA 上调）。ABA 处理则呈现浓度依赖性：低浓度（10 μM）抑制基因表达，高浓度（50-100 μM）反而激活 FUB 基因。Fo47 的响应则相反，紫罗兰酮上调 FUB1-9 基因，但下调转运蛋白基因 FUB11 和转录因子基因 FUB12，同时激活 Velvet 复合体中的 LaeA、veA、velB 基因。
4. 镰刀菌酸（FA）合成的变化
紫罗兰酮对 Foln 的 FA 合成抑制效果显著且持久，α- 紫罗兰酮可使其菌体和培养基中的 FA 含量降低 5-10 倍，β- 紫罗兰酮抑制效果较弱（1.5-2 倍）。Fo47 对紫罗兰酮的 FA 合成抑制不敏感，仅出现 1.5-2 倍的轻度抑制。ABA 的作用则完全相反，其可浓度依赖性地促进 Foln 的 FA 合成（最高达 11 倍），但对 Fo47 的 FA 产量无影响。
研究结论与意义
本研究首次系统揭示了类胡萝卜素降解产物对 FOSC 中致病与非致病菌株的差异化作用。紫罗兰酮通过抑制菌丝生长、调控 FUB 基因簇和 Velvet 复合体，显著降低病原菌的毒素合成能力，且对非致病内生菌影响较小，展现出作为天然杀菌剂的潜力。ABA 的复杂作用提示其可能参与真菌代谢的精细调控，需进一步探索。该研究为开发环境友好型农业抑菌剂提供了理论依据，有望推动天然化合物在植物病害防控中的应用，助力可持续农业发展。研究结果不仅深化了对真菌 - 植物互作机制的理解，也为靶向抑制病原菌毒素合成提供了新靶点和思路。
