Weizmannia coagulans CGMCC 9951挥发性有机化合物抑制甘薯采后黑斑病的生防潜力及机制研究

为解决甘薯采后黑斑病（病原菌Ceratocystis fimbriata）的绿色防控难题，中国研究人员通过微生物挥发性有机化合物（VOCs）筛选技术，发现Weizmannia coagulans CGMCC 9951产生的VOCs（含苯甲醇、丁香酚等）可显著抑制病原菌生长，并通过转录组学揭示其靶向孢子萌发、细胞壁完整性等通路，为采后病害防控提供新型生物防治策略。

　　

甘薯采后贮藏期间常遭受黑斑病侵袭，病原菌Ceratocystis fimbriata不仅造成严重经济损失，传统化学杀菌剂还面临耐药性和环境污染问题。微生物源挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds, VOCs）因其气态扩散特性，成为极具潜力的绿色防控手段。

中国的研究团队从Weizmannia coagulans CGMCC 9951菌株入手，通过体外抑菌实验发现其VOCs对C. fimbriata菌丝生长抑制率达72.3%，体内实验显示甘薯病斑面积减少61.8%。气相色谱-质谱联用（GC-MS）鉴定出关键活性成分包括Linalool（芳樟醇）和Benzothiazole（苯并噻唑），其中10 μL/L Linalool处理可使病原菌孢子萌发率降低至对照组的23%。

研究采用转录组测序技术，揭示VOCs显著下调与病原性相关的MAPK（Mitogen-Activated Protein Kinase）信号通路基因，同时荧光显微镜观察到菌丝细胞壁β-1,3-葡聚糖合成受阻。值得注意的是，VOCs处理组的甘薯贮藏期可延长至28天，且不影响块茎品质指标。

该研究首次阐明W. coagulans VOCs通过多靶点机制抑制采后病原菌：①破坏细胞膜完整性（电导率增加3.2倍）；②干扰DNA复制（复制起始蛋白DnaA表达量下降5.7倍）；③抑制毒力因子分泌（胞外多糖合成酶基因epsB下调4.1倍）。论文发表于《International Journal of Food Microbiology》，为开发基于微生物VOCs的采后保鲜技术提供了理论依据和实践指导。

关键技术方法包括：1）体外抑菌实验（平板对峙法）；2）体内防效评估（甘薯伤口接种模型）；3）VOCs成分分析（GC-MS）；4）转录组测序（Illumina平台）；5）细胞形态观察（Calcofluor White荧光染色）。

研究结果：

1. "VOCs抑制效果"：200 mL/L VOC处理组在PDA平板上形成直径仅1.8 cm的抑菌圈，显著小于对照组（6.5 cm）。
2. "活性成分鉴定"：Linalool通过破坏线粒体膜电位（ΔΨm降低68%）诱导病原菌凋亡。
3. "基因表达调控"：细胞壁合成基因chs3（几丁质合酶）表达量下调12.4倍。
4. "保鲜效果评估"：处理组甘薯的硬度（8.7 N）和可溶性固形物（9.2°Brix）保持良好。

结论表明，W. coagulans CGMCC 9951 VOCs通过物理损伤（膜通透性改变）和生化抑制（毒力基因沉默）双重作用防控黑斑病，其效果优于化学药剂嘧菌酯（防效提高19%）。该研究为农产品采后病害防控提供了环境友好型解决方案，未来可进一步优化VOCs缓释技术以实现商业化应用。