铁离子竞争机制在Metschnikowia pulcherrima抑制柑橘采后病原真菌中的关键作用解析

为解决化学杀菌剂耐药性及安全风险问题，中国研究人员针对产色素酵母Metschnikowia pulcherrima XX04通过铁竞争（Fe3+）抑制柑橘采后三大病原真菌（Penicillium digitatum、P. italicum、Geotrichum citri-aurantii）的机制展开研究。发现该酵母通过分泌铁载体普切明酸（PA）形成不溶性普切明（pulcherrimin）垄断铁源，显著抑制病原菌生长，其中P. digitatum对铁缺乏最敏感。研究为开发基于铁饥饿诱导的绿色防控技术提供理论支撑。

　　

柑橘采后腐烂是全球农业面临的重大挑战，仅由青霉病（Penicillium digitatum）、蓝霉病（Penicillium italicum）和酸腐病（Geotrichum citri-aurantii）造成的损失就高达数十亿美元。传统化学杀菌剂虽能短期控制病害，但病原菌耐药性增强和农药残留问题日益突出。在这一背景下，来自中国广西的科研团队将目光投向了一种天然"铁战士"——产红色素的拮抗酵母Metschnikowia pulcherrima XX04。这种酵母能通过独特的"铁垄断"策略抑制病原菌，但其具体作用机制尚不明晰。研究人员在《International Journal of Food Microbiology》发表的研究成果，首次系统揭示了这种酵母如何通过铁离子（Fe³⁺）竞争实现对三大柑橘病原菌的精准打击。

研究采用多维度技术体系：通过外源铁添加实验验证铁浓度与抑菌效果的相关性；利用含普切明（pulcherrimin）的Pul-PDA培养基评估菌株铁利用能力；采用qRT-PCR检测铁转运基因PUL3表达；结合特异性铁螯合剂（2,2′-联吡啶和托酚酮）进行铁敏感度分析。所有实验均采用来自广西富川的新鲜纽荷尔脐橙作为标准化样本。

【铁浓度对色素形成及抑菌活性的影响】
在PDA培养基中，随着FeCl₃浓度升高，M. pulcherrima XX04产生的红色素晕圈颜色加深但宽度缩小，对三种病原菌的抑制率显著降低。皮尔逊分析显示色素产量与抑菌效果呈强正相关（r>0.9），证实铁竞争是核心抑菌机制。

【铁捕获能力比较】
在柑橘伤口模型中，XX04菌株的铁捕获效率远超病原菌。特别在低铁环境下，其通过分泌普切明酸（PA）将游离Fe³⁺转化为不溶性普切明复合物，形成"铁荒漠"。

【铁源利用差异】
Pul-PDA培养基实验显示，仅XX04能利用普切明结合态铁生长，并伴随PUL3基因表达上调10.3倍。相反，三种病原菌几乎无法利用该铁源，其中P. digitatum受影响最显著。

【病原菌铁需求特性】
铁限制条件下，P. digitatum生长抑制率达78.6%，P. italicum为63.2%，G. citri-aurantii仅39.5%。铁螯合剂敏感性实验进一步验证该排序，揭示不同病原菌对铁饥饿的耐受梯度。

这项研究不仅阐明了M. pulcherrima通过"分泌-螯合-垄断"三位一体的铁竞争机制，更创新性地发现该酵母能通过PUL3基因调控循环利用环境中的普切明结合铁，形成持续抑菌环境。相比传统生物防治菌株，XX04菌株展现出双重优势：既能快速消耗环境游离铁，又可重复利用自身螯合的铁资源。研究为开发新型铁饥饿诱导型生物农药提供了分子靶点（如PUL3基因），同时建立的病原菌铁敏感度分级模型，可为复合病害的精准防控提供决策依据。随着消费者对无残留水果需求的增长，这项源自中国本土酵母的研究成果，或将成为推动柑橘产业绿色转型的重要科技支撑。