环状镰刀菌胞外囊泡调控生长与胁迫适应的分子机制及其在松树溃疡病防控中的潜在应用

这篇研究揭示了环状镰刀菌（Fusarium circinatum）生物膜来源的胞外囊泡（bEVs）在促进分生孢子活力、延迟营养利用、增强抗真菌剂（如特布康唑）耐受性等方面的关键作用。通过表型微阵列（PMs）分析发现，bEVs能显著改变碳源（如d-海藻糖）和氮源（如l-精氨酸）的代谢模式，并通过热稳定性实验证实其45°C处理后仍能增强生物膜基质（ECM）产量。该研究为开发针对松树溃疡病（PPC）的新型生物膜管理策略提供了理论依据。

　　

胞外囊泡的形态与物理特性

透射电镜（TEM）显示环状镰刀菌分泌的胞外囊泡（EVs）呈典型杯状结构，粒径100-200 nm。纳米颗粒追踪分析（NTA）证实生物膜来源EVs（bEVs）比浮游细胞EVs更大（90-120 nm vs 50-90 nm），浓度达1.8×10⁸颗粒/mL。扫描电镜（SEM）首次捕捉到菌丝表面分泌EVs的动态过程。

bEVs对浮游细胞的调控作用

FM4-64荧光标记实验表明bEVs可被分生孢子内化。处理组16小时内萌发率显著提升（p<0.0008），但早期（2-4小时）细胞活性短暂下降，24小时后反超对照组（p<0.0001）。这种双相效应暗示bEVs可能通过携带的核酸或蛋白质重编程细胞代谢。

生物膜强化与跨菌株效应

72小时预成生物膜添加5 μg/mL bEVs后，生物量（OD_590nm）和基质（OD_530nm）分别增加30%-50%，但代谢活性（XTT法检测OD_492nm）降低。值得注意的是，45°C热处理1小时的bEVs（h-bEVs）对田间分离株CMWF2597的生物量提升效果更显著，且能逆转特布康唑对ECM的抑制。

多菌种生物膜的协同作用

多菌种生物膜中bEVs使生物量增幅达50%，但ECM增幅为0%，表明其在混合群落中优先促进生长而非基质合成。这种选择性调控可能与不同菌株对EVs信号分子的响应差异有关。

代谢组学层面的突破

表型微阵列（PM1/PM3B/PM21D）分析显示：

• 碳源利用：bEVs延迟但增强d-甘露醇（p<0.00001）和麦芽三糖（p<0.00001）的代谢

• 氮源偏好：显著提升l-谷氨酸（p<0.05）和尿苷的利用率

• 化学抗性：在胍盐酸（0.1<>

热稳定性与农业应用潜力

90°C处理的bEVs仍能诱导ECM产生，这种特性可能帮助病原体在松树高温创口定植。研究为开发靶向EVs的森林病害防控策略提供了新思路，如设计干扰EVs介导的群体感应分子。

未解之谜与未来方向

尽管证实bEVs含热稳定活性成分，但其具体物质基础（如小RNA或应激蛋白）仍需质谱解析。多菌种生物膜中EVs的"公共物品"分配机制也值得深入探索。