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为控制香蕉枯萎病（由尖孢镰刀菌古巴专化型 Foc 引起），研究从香蕉假茎分离的 3 株塔拉霉 Talaromyces oaxaquensis。发现其通过分泌抗真菌代谢物（如青霉素类、大环内酯聚酯）抑制 Foc M5 菌丝生长并诱导肿胀，聚酯 15G256α 可结合 Foc 几丁质合成酶 1（Chs1），为病害生物防治提供新方向。
香蕉作为全球重要的经济作物，其产量和出口量对热带气候发展中国家的经济至关重要。然而，自 2021 年以来，全球香蕉出口量呈下降趋势，其中一个关键因素是香蕉枯萎病，也被称为巴拿马病，其病原菌为尖孢镰刀菌古巴专化型（Fusarium oxysporum f. sp. cubense，Foc）。Foc 严重影响香蕉的生产，尽管卡文迪许香蕉（Musa sp. AAA）对 Foc 小种 1 具有抗性，但新出现的 F. odoratissimum 病原菌不仅影响卡文迪许香蕉，还能感染其他组的香蕉植株，目前该病原菌已在多个国家和地区分布，给香蕉产业带来了巨大威胁。因此，寻找有效的香蕉枯萎病防治方法迫在眉睫。
在这样的背景下，研究人员开展了从香蕉植株中分离内生微生物，寻找 Foc 天然拮抗剂的研究。来自相关研究机构的研究人员从 Musa sp. AAB cv. Manzano 香蕉假茎中分离得到了三株新型塔拉霉属真菌（Talaromyces oaxaquensis）菌株 N10、N11 和 N12，并对其抑制 Foc M5 的机制进行了深入研究。研究发现，这三株塔拉霉菌株能够通过分泌可扩散的抗真菌分子抑制 Foc M5 的生长，并导致其菌丝肿胀，初步揭示了其在香蕉枯萎病生物防治中的潜力。该研究成果发表在《Current Research in Microbial Sciences》上，为香蕉枯萎病的防治提供了新的思路和方向。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：
- 体外对峙实验：包括直接对峙和间接对峙实验，用于观察菌株对 Foc M5 菌丝生长的抑制作用，验证抗真菌物质的分泌。
- 代谢物提取与检测：通过液体培养菌株，利用乙酸乙酯提取代谢物，并进行抑制实验，同时采用液相色谱 - 串联质谱（LC-MS2）对代谢物进行分析，鉴定出抗真菌代谢物成分。
- 分子对接：通过构建 Foc 几丁质合成酶 1（Chs1）的三维结构模型，将鉴定出的聚酯类化合物 15G256α 与 Chs1 进行分子对接，分析其相互作用机制。
3.1 Talaromyces oaxaquensis 菌株抑制 Foc M5 的菌丝生长
直接对峙实验表明，尽管 T. oaxaquensis 菌株生长速度慢于 Foc M5，但其能够阻止 Foc M5 菌丝的生长，且 Foc M5 的气生菌丝在接近 T. oaxaquensis 菌株时减少。间接对峙实验进一步证实，T. oaxaquensis 菌株在生长过程中分泌抗真菌因子，无需物理接触即可抑制 Foc M5 的生长，且三株菌株在直接和间接对峙中的抑制效果相似，表明其具有组成型分泌抗真菌因子的特性。
3.2 Talaromyces oaxaquensis 分泌对自身生长有害的代谢物
间接对峙实验发现，N11 和 N12 菌株的生长受到三株菌株预接种的抑制，而 N10 菌株的生长未受影响。这可能表明 N10 菌株具有更有效的自我保护机制，如外排泵活性、毒素化学修饰或靶基因复制等，以抵抗自身分泌的抗真菌物质。
3.3 分泌代谢物的抗真菌活性评估
乙酸乙酯提取物实验表明，N10 和 N12 菌株的提取物能够显著抑制 Foc M5 的菌丝生长，而 N11 菌株提取物的抑制效果较弱。显微镜观察发现，N11 和 N12 菌株提取物处理后的 Foc M5 菌丝出现增厚、异常分支和肿胀等形态变化，而 N10 菌株提取物处理的菌丝未出现明显变形，暗示不同菌株分泌的代谢物组成和作用机制可能存在差异。
3.4 代谢物多样性的探索性分析
LC-MS2 分析从三株菌株的上清液中鉴定出 36 种代谢物，其中青霉素类化合物 Vermixocin A 和大环内酯聚酯 15G256α 在所有菌株的上清液中均被检测到，Purpactin A 仅在 N11 菌株的上清液中出现。代谢物分子网络分析显示， prenol lipids 是最丰富的化学类别，这些代谢物可能在菌株的抗真菌过程中发挥重要作用。
3.5 分子对接模型预测聚酯 15G256α 与 Foc Chs1 的结合
通过系统发育分析确定 Foc Chs1 为 I 类几丁质合成酶，与白色念珠菌的 Chs2 具有高度同源性。分子对接结果显示，15G256α 能够结合到 Foc Chs1 的催化结构域空腔中，并与保守残基 N250 和 E251 相互作用，这些残基在底物 UDP-GlucNAc 的识别中起关键作用，提示 15G256α 可能通过竞争性抑制 Chs1 的活性，干扰真菌细胞壁的生物合成，从而发挥抗真菌作用。
研究结论与讨论
本研究首次报道了从香蕉植株中分离的 Talaromyces 属内生真菌具有防治植物病原菌的潜力。研究表明，T. oaxaquensis 菌株通过分泌抗真菌代谢物（如青霉素类和大环内酯聚酯）抑制 Foc M5 的生长，其中 15G256α 通过结合 Foc Chs1，干扰真菌细胞壁的合成，导致菌丝肿胀和生长受阻。这些发现为香蕉枯萎病的生物防治提供了新的候选菌株和作用机制，具有重要的理论和实际应用价值。
此外，研究还发现 T. oaxaquensis 菌株的代谢物组成存在菌株间差异，这可能与生物合成基因簇的多态性和染色质结构的改变有关。尽管本研究未对代谢物的定量关系进行深入分析，但已初步揭示了其抗真菌的分子机制。未来进一步研究这些代谢物的生物合成途径和调控机制，将有助于开发高效、环保的生物防治产品，为香蕉产业的可持续发展提供有力支持。
