内生真菌Acremonium sclerotigenum通过转录组调控黄瓜白粉病抗性机制及促生作用研究

本研究针对黄瓜白粉病病原Podosphaera xanthii的化学防治困境，通过体外抑菌实验、温室试验结合UHPLC-MS/MS代谢组学和转录组分析，揭示内生真菌A. sclerotigenum通过分泌oleanolic acid等抗菌代谢物及上调ERF1、PR-4等防御基因实现70%病害抑制率，同时提升25%叶片数和30%株高，为绿色农业提供新型生防策略。

　　

在黄瓜种植业面临严峻挑战的当下，由Podosphaera xanthii引起的白粉病如同悬在菜农头上的达摩克利斯之剑。这种通过空气传播的病原真菌能在叶片表面形成白色粉状霉层，导致光合作用受阻、果实畸形，每年造成高达30%的产量损失。更棘手的是，传统化学杀菌剂长期使用已引发病原菌抗药性，而消费者对有机蔬菜的需求却与日俱增。这种"既要产量又要安全"的两难局面，促使科学家将目光投向自然界中与植物共生的微生物——它们或许掌握着破解困境的生物学密码。

吉林农业大学植物保护学院的研究团队独辟蹊径，选择了一种名为Acremonium sclerotigenum的内生真菌作为研究对象。这种真菌能像"植物疫苗"一样在黄瓜体内定殖，既能直接攻击病原菌，又能激活植物的免疫系统。通过为期两年的系统研究，他们发现A. sclerotigenum的发酵滤液可使P. xanthii孢子萌发率骤降至13.87%，温室试验中病害发生率降低70%，同时显著促进植株生长。相关成果发表在《Microbiological Research》上，为作物病害绿色防控提供了全新解决方案。

研究采用多组学联用技术：通过超高效液相色谱-串联质谱(UHPLC-MS/MS)鉴定出oleanolic acid等4类关键抗菌物质；利用Illumina测序平台开展转录组分析，发现ERF1（乙烯响应因子）、PR-4（病程相关蛋白）等防御基因显著上调；结合RT-qPCR验证了RBOHA（呼吸爆发氧化酶）在诱导系统抗性中的核心作用。所有实验均在Jilin Agricultural University的植物病理学实验室完成，采用完全随机区组设计确保数据可靠性。

【抑制P. xanthii分生孢子萌发】

体外实验显示，10%浓度A. sclerotigenum滤液处理6小时后，病原菌孢子出现明显畸形：平均长度缩短23.5%，宽度增加18.2%。透射电镜观察到孢子壁出现穿孔现象，证实代谢产物能破坏病原菌细胞结构完整性。

【次级代谢产物鉴定】

UHPLC-MS/MS从滤液中鉴定出37种活性物质，其中肽类抗生素virginiamycin对P. xanthii的EC₅₀（半数有效浓度）仅为2.3μg/mL，比对照药剂嘧菌酯低6.8倍。值得注意的是，植物生长素前体物质sphinganine的发现解释了促生现象。

【防御相关基因表达谱】

RNA-seq分析发现，处理组叶片中苯丙烷代谢通路关键酶PAL（苯丙氨酸解氨酶）表达量提升4.2倍，与木质素沉积增强的病理学观察结果吻合。水杨酸信号通路中的NPR1（非表达子蛋白1）持续高表达，暗示系统获得抗性(SAR)的激活。

【温室防效与促生评估】

在人工接种条件下，A. sclerotigenum处理组的病情指数仅为对照组的30%，且新生叶片叶绿素SPAD值提高20%。令人惊喜的是，处理组黄瓜提前3天进入开花期，单株坐果数增加35%，显示其"防病促生双效合一"的独特优势。

这项研究首次系统阐释了A. sclerotigenum通过"代谢武器库"（抗菌物质）和"植物免疫开关"（防御基因）双重机制防控黄瓜白粉病。其中发现的virginiamycin等新型抗菌肽为农药创制提供了先导化合物，而ERF1-MYB10转录调控网络的解析则为分子育种指明新靶点。更深远的意义在于，该菌株能减少化学农药使用量同时提升产量，完美契合联合国可持续发展目标(SDGs)中"零饥饿"和"负责任消费"的双重要求。未来研究可进一步优化其发酵工艺和田间施用技术，推动从实验室到产业的转化。正如通讯作者Shu-Yan Liu教授在讨论部分强调的："这种‘以菌治菌’的策略，或许能开创植物病害防控的新纪元。"