Wickerhamomyces anomalus通过类信息素介导的捕食作用抑制栗疫病菌Phytophthora cinnamomi和P. xcambivora的机制研究

本研究针对由卵菌Phytophthora cinnamomi和P. xcambivora引起的栗树墨水病缺乏有效防治手段的问题，通过多尺度显微技术揭示了酵母Wickerhamomyces anomalus通过识别卵菌信息素触发类有性反应，以特异性捕食方式穿透并消耗病原菌菌丝内容物而不破坏细胞壁的新机制。该发现为开发基于酵母的生物防治剂提供了理论依据和实践路径，对可持续农业病害管理具有重要意义。

　　

栗树作为具有重要经济价值和生态功能的树种，长期以来受到墨水病（ink disease）的严重威胁。该病害主要由卵菌纲（Oomycetes）的Phytophthora cinnamomi和P. xcambivora引起，导致根系腐烂、树木衰退甚至死亡。尽管化学杀菌剂被广泛使用，但由于卵菌与真菌在进化上的差异，传统药剂效果有限，且对环境与健康存在潜在风险。此外，气候变迁和农业集约化进一步加剧了病害传播，亟需开发新型、可持续的绿色防控策略。

在这一背景下，研究人员将目光投向具有生防潜力的微生物。酵母菌Wickerhamomyces anomalus（原名Pichia anomala）此前已在采后病害防治中表现出广谱拮抗活性，但其对卵菌的抑制作用及机制尚未明确。本研究通过多学科方法系统揭示了W. anomalus对两种栗树病原卵菌的捕食性互作机制，为基于酵母的生物防治提供了新的理论框架和应用前景。该研究成果正式发表于《Fungal Biology》。

在研究过程中，团队运用了以下主要技术方法：采用双培养拮抗实验（包括琼脂扩散法和液体共培养）评估酵母对卵菌菌丝的抑制效果；通过铬天青（CAS）法检测铁载体活性，并利用选择性底物测定水解酶（几丁质酶、纤维素酶和β-葡聚糖酶）活性；借助光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察微生物互作过程中的超微结构变化；使用甲基蓝染色区分细胞活性与结构完整性。所有菌株来源于国际保藏中心（P. cinnamomi CBS 145330和P. xcambivora CBS 248.60取自WI-KNAW Collections，W. anomalus LBCM1105由巴西联邦大学提供）。

3.1. W. anomalus对P. cinnamomi和P. xcambivora的拮抗作用

通过固体和液体共培养实验，研究发现W. anomalus可显著抑制两种卵菌的菌丝生长，其中对P. xcambivora的抑制尤为明显。经甲基蓝染色证实，共培养后的卵菌菌丝大量死亡，但部分菌丝仍具复苏能力，说明拮抗作用并非完全致死而是依赖于持续互作。

3.2. 水解酶、挥发性有机物和铁载体的作用评估

酶活检测显示，W. anomalus在共培养条件下未分泌显著水平的几丁质酶、纤维素酶或β-葡聚糖酶。同时，通过分隔培养实验排除了挥发性有机化合物（VOCs）的抑制作用，CAS assay进一步证明铁载体并未参与拮抗过程。这表明W. anomalus的抑菌作用不依赖于常规的抗菌物质分泌。

3.3. 光学显微镜与扫描电镜下的互作观察

显微观察发现，W. anomalus细胞可紧密粘附于卵菌菌丝表面，甚至侵入菌丝内部。空腔化的菌丝中充满酵母细胞，而菌丝细胞壁保持完整，说明W. anomalus通过内容物摄取而非细胞壁降解实现捕食。扫描电镜进一步捕捉到酵母细胞与菌丝壁融合及穿入过程的形态学证据。

3.4. 透射电镜揭示的超微结构变化

对P. cinnamomi的超微结构分析显示，互作后菌丝内出现大量内菌丝结构（intrahyphal hyphae），菌丝细胞质逐渐消解并形成空腔，而酵母细胞保持正常细胞器状态。同时，W. anomalus在共培养中表现出细胞极化、核融合和仅形成两个帽状孢子的不完全有性周期特征，暗示其生命周期可能受卵菌信息素调控。

本研究系统论证了W. anomalus作为一种卵菌捕食者的新颖生态功能。其通过识别Phytophthora分泌的萜烯类信息素（如α1和α2因子），激活酵母类有性反应信号通路，进而介导细胞粘附、壁重塑与内容物摄取。该机制不依赖于水解酶、VOCs或铁载体，凸显了其高度特异性。

这一发现具有多重意义：首先，为卵菌病害的生物防治提供了可替代化学药剂的微生物资源；其次，揭示了微生物跨界信号识别与捕食行为的进化适应性；最后，为设计基于信息素调控的精准生防策略奠定了理论基础。尽管W. anomalus在极少数情况下可能作为人类条件致病菌，但其在农业系统中的安全性及长期生态影响仍需进一步评估。总体而言，本研究为开发下一代绿色植保产品提供了重要科学依据。