综述:木霉代谢组学之旅:揭示生物活性次级代谢产物在农业及其他领域的可持续解决方案

【字体: 时间:2025年06月27日 来源:Indian Journal of Microbiology 2.1

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  (编辑推荐)本综述系统阐述了木霉属(Trichoderma)作为生物活性次级代谢物(SM)的"天然工厂",在替代化学农药(抗菌/抗肿瘤/抗虫)、调控生物合成基因簇(BGCs)及转录因子(如LaeA1、THCTF1)方面的突破性进展,为农业可持续发展与医药研发提供新范式。

  

Abstract
木霉属(Trichoderma)作为生物活性次级代谢物(SM)的高产菌株,正成为化学农药的绿色替代品。植物病原真菌和害虫导致全球作物减产,而合成杀虫剂带来生态风险,这使得木霉在作物保护和生长促进领域备受关注。其SM在人类/兽医药领域对抗多药耐药病原体方面同样潜力巨大。

发现方法与调控机制
SM的发现涉及三大维度:生化(生产与结构解析)、分子(基因组水平天然产物多样性探索)及计算(BGCs解析)。SM生物合成受BGCs精密调控,关键蛋白LaeA1、TOR1和Tmk3构成核心调控网络,转录因子THCTF1、THMTF1与Tag1基因通过正/负向调节影响产量。

代谢物多样性及生物活性
木霉SM结构类型丰富,涵盖蒽醌类、吡喃酮类、肽肽醇类、倍半萜类、生物碱和非核糖体肽(NRPs)。这些化合物展现出抗菌、抗癌、抗氧化、抗炎、抗疟原虫及杀线虫等多维生物活性。明星代谢物如longibrachins、6-戊基-α-吡喃酮(6-pentyl-α-pyrone)和丁内酯(butyrolactone),对病原体表现出广谱抑制能力。

应用挑战与前景
尽管木霉制剂直接应用仍面临稳定性等问题,但其SM通过调控农业生态系统和促进生物健康,展现出跨学科价值。本文系统梳理了已鉴定SM的化学结构(附SMILES编码),为后续开发提供分子蓝图。

Graphical Abstract
图示生动呈现木霉SM从基因簇调控到多领域应用的完整路径,突出"微生物工厂-代谢产物-生态健康"的闭环逻辑。

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