菌丝互作中的代谢重编程：木霉菌与双色蜡蘑的接触依赖性化学互作策略

本研究针对土壤微生物互作中木霉菌(Trichoderma spp.)与有益外生菌根真菌双色蜡蘑(Laccaria bicolor)的竞争机制，通过整合挥发性有机物(VOCs)、菌丝代谢组和分泌外泌物分析，揭示了接触程度和菌株特异性的代谢重编程模式。研究发现木霉菌在共享顶空条件下生长受抑制，而双色蜡蘑在直接接触时抑制更显著，鉴定出数百种差异代谢物涉及氨基酸、碳水化合物和次级代谢通路，为理解植物-微生物共生网络的化学对话提供了新视角。

　　

在复杂的土壤微生物群落中，真菌间的化学对话如同隐秘的地下外交，决定着共生或竞争的结局。木霉菌(Trichoderma)作为著名的生物防治剂，其与有益外生菌根真菌(ECM)的互作机制长期存在知识空白——究竟是通过挥发性信号远程感知，还是依赖接触后的代谢武器对抗？这一问题的解答对协调农业生物防治与生态平衡至关重要。

德国慕尼黑亥姆霍兹环境模拟研究所(Helmholtz Munich, Research Unit Environmental Simulation)的Prasath Balaji Sivaprakasam Padmanaban团队在《Fungal Biology and Biotechnology》发表的研究，创新性地采用多组学联用策略。通过设计三种互作场景（顶空接触AC、培养基接触MC、直接接触DC），结合热脱附-气相色谱-质谱(TD-GC-MS)和超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱(UPLC-QqToF-MS)技术，系统解析了四种木霉菌株与双色蜡蘑S238N的代谢互作网络。

菌丝生长抑制呈现接触依赖性模式
通过图像分析发现，木霉菌株T. harzianum MS8a1在AC条件下对双色蜡蘑抑制率仅7.8±2.8%，而在DC时升至36±10%。有趣的是，双色蜡蘑的挥发性物质反而能抑制木霉菌生长（AC抑制15±10%），这种"远程防御"现象通过生长动力学实验首次量化。

挥发性有机物(VOCs)构成化学指纹

正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)显示，双色蜡蘑纯培养(PC)主要释放单萜（如p-cymene），而木霉菌以倍半萜为主。共培养诱导产生4种新型VOCs（如1-环戊基乙酮），同时双色蜡蘑特征性VOCs（糠醇等）消失，暗示化学信号的动态重编程。

菌丝代谢组揭示通路级调控

在MC阶段，T. harzianum WM24a1的苯丙氨酸代谢通路富集比达75倍；DC阶段所有菌株均出现氨基酰-tRNA生物合成通路抑制。双色蜡蘑则特异性积累D-山梨醇等渗透调节物质，反映其采用不同于木霉菌的应激策略。

外泌物扩散构建化学屏障

互作区检测到槲皮素3-O-芸香糖苷（抗真菌活性）等34种独有代谢物。值得注意的是，双色蜡蘑对T. atrobrunneum的外泌物响应不同于T. harzianum菌株，证明其具备菌株特异性识别能力。

这项研究首次绘制了木霉菌-外生菌根真菌互作的跨尺度代谢图谱，揭示了三阶段化学对话机制：1）挥发性物质介导的远程感知；2）培养基扩散性代谢物的预防御；3）直接接触时的代谢武器对抗。该发现为设计基于代谢调控的协同生物防治策略提供了分子基础，同时警示需评估木霉菌制剂对土壤共生网络的潜在扰动。研究建立的"接触程度-代谢响应"分析框架，为解析复杂微生物互作提供了范式转移的方法论。