琥珀酸脱氢酶抑制剂通过调控微生物组和转录组抑制冬瓜枯萎病菌(Fusarium oxysporum f. sp. benincasae)的机制研究

为解决冬瓜枯萎病(Fusarium wilt)防治难题，研究人员通过13种杀菌剂的体外筛选和田间验证，发现琥珀酸脱氢酶抑制剂(SDHIs)类杀菌剂Pydiflumetofen(MT)和Fluxapyroxad-Pyraclostrobine(JD)对Fusarium oxysporum f. sp. benincasae(FOB)具有显著抑制效果(EC50≤1.64 mg/L)，田间防效达93%-99%。结合16S/ITS测序和转录组分析，揭示SDHIs通过干扰三羧酸循环(TCA cycle)、抑制毒素合成及重塑根际微生物群落发挥多重抗病机制，为作物土传病害防控提供新策略。

　　

冬瓜作为重要的葫芦科经济作物，近年来饱受枯萎病肆虐之苦。这种由尖孢镰刀菌冬瓜专化型(Fusarium oxysporum f. sp. benincasae, FOB)引发的土传病害，在广东等主产区可造成高达80%的产量损失。尽管化学防治仍是主要手段，但传统杀菌剂效果有限且易引发抗药性。琥珀酸脱氢酶抑制剂(Succinate dehydrogenase inhibitors, SDHIs)作为新一代杀菌剂，虽在田间表现优异，但其作用机制尤其是对微生物群落和病原菌基因表达的调控尚不明确。这项发表在《Plant Stress》的研究，通过多组学联用揭开了SDHIs防控冬瓜枯萎病的分子奥秘。

研究团队采用体外毒力测定、田间试验、微生物组测序(16S rRNA/ITS)和RNA-seq转录组分析等技术体系。从13种杀菌剂中筛选出高效化合物后，在连续5年种植冬瓜的病害重发区进行随机区组设计试验。采集根际土壤和根系样本进行微生物群落分析，并选择代表性SDHI化合物MT处理FOB菌株，通过比较转录组解析关键通路变化。

杀菌剂筛选与田间验证

体外实验显示，Pyraclostrobine(KR)、Pydiflumetofen(MT)和Fluxapyroxad-Pyraclostrobine(JD)对4种镰刀菌均表现出最强抑制活性，其中MT对FOB的EC₅₀仅1.64 mg/L。田间试验中，MT和JD将枯萎病发病率分别控制在1%和7%，显著优于传统杀菌剂。值得注意的是，MT和JD均属于SDHIs类，暗示这类化合物在防控土传病害中的特殊价值。

微生物群落重塑

通过300余万条测序数据发现，SDHIs处理虽未改变根际微生物α多样性，但显著降低了Fusarium spp.的相对丰度(MT组下降22.29%)。有趣的是，JD处理使有益菌Bacillus spp.增加4.47%，而MT显著提升根内Serratia spp.等生防菌群。这种"抑害扬益"的微生物调控模式，可能是SDHIs持久防病的关键。

线粒体呼吸链干扰

转录组分析揭示，MT处理激活了FOB中37个三羧酸循环(TCA cycle)相关基因。琥珀酸脱氢酶复合体(SDHA/SDHB/SDHC/SDHD)亚基表达上调，提示真菌试图补偿SDHIs对复合体II的抑制作用。这种能量代谢紊乱导致病原菌生长受阻，与EC₅₀测定结果相互印证。

过氧化物酶体通路激活

26个过氧化物酶体相关基因(PEX家族)显著上调，这与真菌应对氧化应激的防御反应有关。已有研究表明，过氧化物酶体缺陷会削弱镰刀菌毒素合成，本研究首次发现SDHIs可能通过此途径间接影响致病力。

毒素合成破坏

研究重点关注了镰刀菌酸(Fusarium acid, FA)合成通路。MT处理导致毒素合成关键基因FUB1/FUB6/FUB9下调，而FUB3/FUB5/FUB7/FUB8异常上调，这种紊乱的表达模式可能中断FA的正常合成。作为重要的致病因子，FA合成受阻直接削弱了病原菌的侵染能力。

这项研究首次从微生物组-转录组联动的视角，阐明了SDHIs防控冬瓜枯萎病的三重机制：直接抑制病原菌能量代谢、干扰毒素合成、重塑有益微生物群落。特别是发现SDHIs能同时调控TCA循环和过氧化物酶体通路，为设计多靶点杀菌剂提供新思路。田间应用中，SDHIs表现出的"杀菌-调微-促生"协同效应，对解决土传病害防治中化防与生态平衡的矛盾具有重要实践意义。未来研究可进一步解析SDHIs对微生物互作网络的影响，推动绿色农药的精准设计。