昆虫寄生真菌的竞争排斥机制：宿主共感染下白僵菌代谢物合成增强与绿僵菌脂肪酸生产的分子互作

《Pesticide Biochemistry and Physiology》：Competitive exclusion of insect parasitic fungi: Enhanced metabolite biosynthesis in Beauveria bassiana and fatty acid production in Metarhizium robertsii during host coinfection

本研究针对昆虫病原真菌在共感染过程中的竞争机制展开探索，揭示了白僵菌(Beauveria bassiana)通过激活次级代谢产物(如tenellin)生物合成基因，而绿僵菌(Metarhizium robertsii)则通过脂肪酸代谢途径实现体内竞争排斥的分子机制，为开发协同性真菌杀虫剂提供理论依据。

　　

在昆虫生物防治领域，白僵菌(Beauveria bassiana)和绿僵菌(Metarhizium robertsii)作为两类重要的昆虫病原真菌，已被广泛用作化学杀虫剂的环保替代品。然而，当这些真菌在自然环境中同时感染同一昆虫宿主时，它们之间会发生激烈的资源竞争，这种竞争关系直接影响着真菌杀虫剂的田间应用效果。以往研究发现，这两种真菌在体外共培养时会产生交叉抑制现象，但它们在活体昆虫体内的竞争动态仍不明确。更令人困惑的是，尽管实验室数据显示共感染可能增强杀虫效果，但实际观察中却出现了竞争性排斥现象，这暴露出当前对真菌种间互作机制的认识存在重大缺口。

安徽农业大学虫生真菌研究中心的研究团队通过系统的体内外实验，首次揭示了这两种真菌在宿主昆虫体内的分子竞争机制。研究发现，白僵菌通过上调聚酮合酶-非核糖体肽合成酶基因簇(PKS-NRPS)，激活了tenellin和15-hydroxytenellin等毒性代谢物的生物合成；而绿僵菌则通过I型脂肪酸合成酶(FAS)途径增加油酸(oleic acid)和亚油酸(linoleic acid)等具有杀虫活性脂肪酸的产量。这种差异化的竞争策略最终导致绿僵菌在血腔定植阶段占据优势。该研究发表于《Pesticide Biochemistry and Physiology》，为理解真菌生物防治剂的生态互作提供了新视角。

研究采用多组学联用技术：通过构建红色荧光蛋白(RFP)标记的白僵菌转化株实现真菌侵染过程的实时示踪；利用气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析脂肪酸谱变化；采用转录组测序鉴定差异表达基因；结合生物测定法评估不同菌株组合对大蜡螟(Galleria mellonella)幼虫的致病性差异。

【真菌菌株与维持】实验选用高毒力白僵菌RCEF4827(Bb-H)和低毒力RCEF0491(Bb-L)，以及高毒力绿僵菌RCEF0858(Mr-H)和低毒力RCEF0519(Mr-L)四个典型菌株，通过标准化孢子悬浮液感染确保实验可比性。

【种间共感染降低致病性】共感染实验显示，高毒力菌株Bb-H+Mr-H组合的累计死亡率(76.7%)显著低于Bb-H单感染组(93.3%)，证实竞争排斥削弱了联合致病效果。时空分布分析表明，绿僵菌在感染后期(96-120h)完全取代白僵菌占据血腔。

【代谢物合成通路激活】转录组数据显示，白僵菌在共感染时显著上调了PKS-NRPS基因簇(表达量增加4.1-7.8倍)，促进抗真菌代谢物tenellin的合成；而绿僵菌的脂肪酸合成酶基因FASI/FAS2表达提升2.3-5.6倍，推动C18不饱和脂肪酸的积累。

【讨论】该研究首次阐明昆虫病原真菌在宿主体内采取"代谢武器"分化的竞争策略：白僵菌依赖次级代谢产物实施化学防御，而绿僵菌通过脂质代谢获取竞争优势。这种机制解析为优化真菌杀虫剂复配方案提供了分子靶点——例如通过基因工程增强白僵菌的代谢物产量，或阻断绿僵菌的脂肪酸合成途径。研究还提示在田间应用中需考虑菌株组合的代谢兼容性，避免因种间竞争导致防治效果下降。这些发现不仅丰富了真菌生态学理论，也为开发新一代协同性微生物农药奠定了重要基础。