金属离子复合[Glu1 , Asp5 ] surfactin-C15 抑制Alternaria alternata生物膜形成及抗真菌机制研究

针对番茄早疫病病原菌Alternaria alternata生物膜耐药难题，研究人员通过构建[Glu1 , Asp5 ] surfactin-C15 与二价金属离子（Zn2+ /Cu2+ 等）复合物，发现其MIC值最低达50 μg/ml，菌丝抑制率最高达85.88%，并通过SEM证实其破坏真菌形态转换。该研究为开发新型生物农药提供理论依据。

　　

番茄作为全球重要经济作物，每年因早疫病造成的损失高达数十亿美元。这种由Alternaria alternata引发的病害，其致病性与其独特的生物膜形成能力密切相关。传统化学农药不仅面临耐药性问题，还可能对环境造成污染。在此背景下，华东理工大学的研究团队将目光投向了一种由Bacillus subtilis产生的脂肽类生物表面活性剂——[Glu¹
, Asp⁵
] surfactin-C₁₅
。

研究人员创新性地将surfactin-C₁₅
与二价金属离子（Zn²⁺
、Cu²⁺
、Ca²⁺
、Mg²⁺
）构建复合物，系统评估了其对A. alternata生物膜抑制和抗真菌效果。通过毒饵法、生物膜抑制实验等技术手段，发现金属离子复合显著提升了surfactin-C₁₅
的生物活性。这项突破性研究发表在《Microbial Pathogenesis》上，为开发环境友好型生物农药提供了新思路。

关键技术方法包括：从临床分离株获取A. alternata菌株；利用Bacillus subtilis B-11发酵生产surfactin-C₁₅
；采用电喷雾电离四极杆飞行时间质谱（ESI-Q-TOF MS）鉴定脂肽结构；通过扫描电镜（SEM）观察真菌形态变化；采用微量稀释法测定最小抑菌浓度（MIC）；建立番茄叶片和根部病害严重度指数评价体系。

【材料与方法】
研究采用实验室分离的A. alternata临床菌株，通过Bacillus subtilis B-11发酵获得surfactin-C₁₅
。补充材料表ST1详细展示了脂肽的分离纯化流程，ESI-Q-TOF MS分析确认了其分子结构。

【Effect of Surfactin-C₁₅
on A. Alternata spore and hyphae formation】
SEM图像清晰显示：未处理组菌丝体笔直光滑（图2A-B），而经surfactin-C₁₅
处理后，菌丝出现明显扭曲变形（图2C-D）。更高浓度处理导致菌丝断裂和胞内容物泄漏（图2E-F），孢子形态也由光滑球形变为皱缩塌陷状。这表明surfactin-C₁₅
通过破坏真菌细胞形态实现抑菌作用。

【Conclusion】
研究发现Zn(II)-Surfactin-C₁₅
复合物表现出最优异的抗真菌性能，菌丝生长抑制率达85.88%，番茄叶片和根部的病害严重度指数分别降至42.76%和37.92%。抗真菌活性排序为：Zn(II) > Cu(II) > Ca(II) > Mg(II) > 游离surfactin-C₁₅
。MIC值从游离surfactin-C₁₅
的300 μg/ml降至Cu(II)复合物的50 μg/ml，IC₅₀
值相应从177.89 μg/ml改善至25.69 μg/ml。计算机模拟揭示，谷氨酸（Glu）和天冬氨酸（Asp）残基在抗生物膜活性中起关键作用。

这项研究首次系统证实了金属离子复合策略可显著增强surfactin-C₁₅
的抗真菌和抗生物膜活性。特别是Cu(II)和Zn(II)复合物，不仅能有效抑制菌丝生长，还能破坏已形成的生物膜结构。从农业应用角度看，这些复合物既能直接杀灭病原菌，又能通过诱导系统抗性（ISR）增强植物自身防御能力，实现"一箭双雕"的病害防控效果。该成果为开发新一代绿色农药提供了重要理论支撑和实践指导。