病原激活的球毛壳菌G3通过增强铁竞争及其他拮抗机制抑制玉米苗枯病病原菌轮枝镰刀菌

为解决玉米苗枯病病原菌轮枝镰刀菌（Fusarium verticillioides, F. verticillioides）导致的严重减产和毒素污染问题，研究人员通过双转录组与代谢组分析，揭示了球毛壳菌（Chaetomium globosum, C. globosum）G3通过上调铁结合通路、分泌铁载体（siderophore ferrioxamine）及激活碳水化合物活性酶（CAZymes）等机制，显著抑制F. verticillioides生长并降低病害指数（81.5%→37.6%）。该研究为开发绿色生物防治剂提供了理论依据。

　　

玉米是全球重要的粮食作物，但轮枝镰刀菌（Fusarium verticillioides, F. verticillioides）引起的苗枯病、茎腐病和穗腐病可导致30-50%的产量损失，其产生的伏马菌素（fumonisin）还会威胁食品安全。传统化学农药面临环境压力和病原抗性挑战，而球毛壳菌（Chaetomium globosum, C. globosum）作为潜在生防菌，其拮抗机制尚不明确。河南省农业科学院的研究团队通过微生物对峙实验、双转录组与代谢组分析等技术，揭示了C. globosum G3通过铁竞争、细胞壁降解和次级代谢产物协同抑制F. verticillioides的分子机制，相关成果发表于《Microbiological Research》。

研究采用微生物对峙实验评估拮抗效果，通过双转录组和代谢组分析互作机制，结合酶活检测（纤维素酶、几丁质酶、蛋白酶）和铁补充实验验证关键通路。样本来源于长期有机肥处理的土壤分离菌株G3及玉米病田分离的F. verticillioides。

研究结果

1. Fungal strains and culture conditions
   C. globosum G3分离自河南南阳长期有机肥处理土壤，经ITS鉴定为球毛壳菌；F. verticillioides分离自玉米病田根际土壤。

2. Recovery efficacy of C. globosum G3 on maize seedling growth inhibited by F. verticillioides
   F. verticillioides接种导致玉米幼苗根系褐变、地上部萎缩（病害指数81.5%），而G3处理组根系恢复嫩白，病害指数降至37.6%，抑制率达79%。

3. Transcriptomic and metabolomic analysis
   G3与F. verticillioides共培养时，铁结合通路基因显著上调，铁载体ferrioxamine分泌增加。铁补充实验证实G3通过高效竞争铁抑制病原菌。此外，60%以上的CAZymes（如纤维素酶、几丁质酶）和蛋白酶基因被诱导，酶活提升，同时抗菌化合物合成增强。

4. Fumonisin biosynthesis suppression
   F. verticillioides的伏马菌素合成通路基因下调，毒素产量减少。

结论与意义
C. globosum G3通过三重机制抑制F. verticillioides：铁竞争（关键因子ferrioxamine）、细胞壁降解（CAZymes和蛋白酶）及次级代谢产物协同作用。该研究首次系统解析了G3的拮抗网络，为开发靶向铁代谢的玉米病害生防制剂提供了新策略，同时为减少化学农药依赖和保障粮食安全提供了科学依据。作者团队指出，未来需进一步优化G3的田间应用条件以提升防效。