肉桂醛通过限制葡萄糖可利用性破坏细胞结构与抗氧化防御系统诱导茄病镰刀菌凋亡的机制研究

本研究针对甜薯采后贮藏中由茄病镰刀菌（Fusarium solani）引起的根腐病问题，探究天然化合物肉桂醛（CA）通过干扰葡萄糖代谢破坏真菌细胞结构与抗氧化防御系统的分子机制。研究发现CA（0.12 g/L MIC）通过降低胞内葡萄糖-6-磷酸（G6P）和谷胱甘肽（GSH）水平，诱导线粒体膜电位（Δψm）崩溃和活性氧（ROS）积累，最终导致真菌凋亡。该研究为开发基于葡萄糖代谢调控的绿色保鲜剂提供了新策略。

　　

甜薯作为全球第七大粮食作物，其采后贮藏常因茄病镰刀菌（Fusarium solani）引发的根腐病遭受重大损失，传统化学杀菌剂又存在健康风险。面对这一困境，来自中国的研究团队聚焦天然活性物质肉桂醛（CA）的抗真菌机制，发现这种源自肉桂精油的化合物能通过"饥饿战术"精准打击病原菌——通过限制葡萄糖供应破坏真菌的"生命线"。相关成果发表于《Food Bioscience》，揭示了CA如何切断病原菌的能量补给，瓦解其防御工事，最终迫使其"自我毁灭"的分子战争全过程。

研究采用微量稀释法测定最小抑菌浓度（MIC），结合扫描电镜观察细胞超微结构损伤，通过荧光探针JC-1检测线粒体膜电位（Δψm），并采用RNA-seq分析葡萄糖代谢相关基因表达。体外实验使用己糖激酶抑制剂洛尼达明（LND）验证葡萄糖代谢的关键作用，体内试验通过甜薯块根接种模型评估CA的保鲜效果。

【Effects of glucose on the antifungal activity of CA】
研究发现CA对茄病镰刀菌孢子的MIC为0.12 g/L，添加2%葡萄糖可使MIC升至0.16 g/L。体内实验证实0.12 g/L CA气熏处理能有效抑制甜薯根腐病。电镜显示CA导致菌丝体细胞壁凹陷和膜结构破裂，而葡萄糖补充可缓解这种结构损伤。

【Glucose metabolism mediates CA-induced redox imbalance】
CA处理使胞内葡萄糖和G6P含量分别降低42.3%和37.8%，同时ROS和丙二醛（MDA）水平显著升高。添加葡萄糖后，己糖激酶基因表达提升2.1倍，GSH还原酶活性和GSH含量分别增加58%和43%，有效缓解氧化损伤。

【Hexokinase inhibition exacerbates CA-induced apoptosis】
使用0.25 g/L LND抑制葡萄糖代谢时，0.08 g/L CA即可使ROS积累增加2.3倍，细胞存活率下降61.7%。流式细胞术显示CA使早期凋亡细胞比例从3.2%增至24.5%，线粒体膜电位崩溃率提升5.8倍。

结论部分阐明，CA通过三重机制实现抗真菌效果：物理层面破坏细胞壁/膜完整性，能量层面抑制葡萄糖代谢致ATP匮乏，氧化层面阻断GSH抗氧化系统引发ROS风暴。讨论指出该研究首次将CA的抗菌效应与葡萄糖代谢调控关联，为开发"代谢干预型"植物源保鲜剂提供了理论依据。特别值得注意的是，甜薯贮藏过程中淀粉降解产生的内源葡萄糖可能削弱CA效果，这提示在实际应用中需结合葡萄糖代谢抑制剂（如LND）进行协同处理。研究成果不仅为控制甜薯采后病害提供了新方案，更为靶向病原菌代谢通路的绿色农药设计开辟了新思路。