植物病原真菌光敏色素介导的氧化性叶面光坏死机制研究

植物病原真菌如何通过光敏色素引发宿主植物坏死？研究人员通过in vitro、in vivo及计算模拟方法，揭示了氧化性叶面光坏死（OFP）的普遍机制。研究发现20株产色素菌株能通过光化学产生单线态氧（1O2），其中Epicoccum sorghinum的6-甲基水杨酸等化合物是关键效应分子。该研究为植物真菌病害防控提供了新靶点。

　　

在农业生产中，植物病原真菌引发的叶面坏死是导致作物减产的主要因素之一。传统研究多聚焦于真菌直接侵染机制，而光动力效应这一特殊致病途径长期被忽视。墨西哥韦拉克鲁斯州Huatusco地区（坐标19.172962°N, -96.958575°W）的咖啡、牧草等作物频繁出现不明原因叶斑，常规杀菌剂收效甚微。这一现象促使来自墨西哥应用真菌学研究中心（CIMA）和国家植物卫生参考中心（CNRF）的研究团队展开深入探究。

研究人员创新性提出"氧化性叶面光坏死（OFP）"假说：某些真菌分泌的光敏色素在光照条件下可激活分子氧，产生具有强氧化性的单线态氧（¹O₂），进而破坏植物细胞结构。为验证这一理论，团队采用多学科交叉方法，相关成果发表于《Physiological and Molecular Plant Pathology》。

关键技术包括：1）从23株产色素菌株中筛选光敏活性（采用麦角甾醇光氧化法）；2）通过番茄果实（Physalis ixocarpa）和小粒咖啡（Coffea arabica）建立in vivo模型；3）运用密度泛函理论计算光敏分子（如6-甲基水杨酸）的全局反应描述符；4）质谱追踪¹O₂生成动力学。

生物材料与培养
从15种坏死病植物样本中分离出Fusarium、Epicoccum等菌株，结合CIMA和CNRF保藏的8株标准菌，建立包含23个菌株的研究队列。

光敏活性验证
麦角甾醇氧化实验显示20株菌（87%）具有光动力效应，其中Epicoccum sorghinum活性最强。该菌在番茄果实模型上造成直径>3cm的坏死斑，其乙酸乙酯提取物的半数有效浓度（EC₅₀）达0.8μg/mL。

关键效应分子鉴定
从E. sorghinum中分离出6-甲基水杨酸、大孢子素（macrosporin）和altrerosolanol A。计算化学揭示这些蒽醌类物质的激发态能级（ΔE_ST）与³O₂匹配，可通过II型机制高效生成¹O₂。

讨论与结论
研究首次系统证实OFP是跨菌属（Fusarium、Alternaria等）的通用致病机制。光敏色素通过破坏光合膜电子传递链，引发ROS级联反应，其效力超过植物抗氧化系统（如类胡萝卜素、生育酚）的清除能力。该发现为开发新型光活化杀菌剂提供了理论依据，同时提示育种中需加强光保护相关性状筛选。

（注：作者Manuel Medina等声明无利益冲突，研究受墨西哥科技人文创新秘书处FORDE