Montagnula sp. KXR-134来源低毒抗真菌剂对采后柑橘青绿霉和蓝霉的抑制作用及其对丙环唑抗性意大利青霉的显著活性

《Food Bioscience》:Suppression of postharvest citrus green and blue molds by a low-toxicity antifungal agent from Montagnula sp. KXR-134, with pronounced activity against prochloraz-resistant Penicillium italicum

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月14日 来源:Food Bioscience 6.2

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   •KXR-134 对丙环灵抗性青霉表现出强抑制作用。•EAE 在低最低抑菌浓度(MIC)下可阻断菌丝生长和孢子萌发。•体内试验证实 EAE 可显著减小柑橘病斑大小。•EAE 具有较低的生态毒性和溶血活性,表现优于丙环灵。•EAE 通过活性氧(ROS)、ATP 降低和蛋白质修饰

  
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    KXR-134 对丙环灵抗性青霉表现出强抑制作用。
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    EAE 在低最低抑菌浓度(MIC)下可阻断菌丝生长和孢子萌发。
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    体内试验证实 EAE 可显著减小柑橘病斑大小。
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    EAE 具有较低的生态毒性和溶血活性,表现优于丙环灵。
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    EAE 通过活性氧(ROS)、ATP 降低和蛋白质修饰途径破坏细胞膜。

引言

柑橘是重要的经济作物,在全球范围内被广泛消费,在农业和国际贸易中占据重要地位。然而,采后病害日益严重已成为制约柑橘产业可持续发展的关键瓶颈。在采收、贮藏、运输和销售过程中,果实易受多种真菌侵染,迄今为止已记录了 20 多种采后病原菌(Luo et al., 2023; Belas et al., 2026)。其中,由数字化青霉(Penicillium digitatum,PD)引起的绿霉和由意大利青霉(Penicillium italicum,PI)引起的蓝霉最具破坏性,在严重条件下可导致采后损失高达 90%(Wang et al., 2022)。它们经常共同出现在受感染的果实或共同的贮藏环境中,因为两者都通过伤口、虫伤或自然开口侵入,并在相同的最佳条件下(18–27 °C,>95% RH)生长(Belas et al., 2026)。然而,它们在分生孢子颜色上存在明显差异(PI:蓝绿色;PD:橄榄绿至深绿色),并表现出微妙的主机偏好——PD 通常在甜橙和柑橘上更具侵袭性,而 PI 在柠檬和酸柑橘品种中更为常见,尽管这些倾向会随着品种、成熟度和贮藏情况而变化(Arutselvan et al., 2023)。这些病原菌主要通过果实表面的机械伤口侵入,在温暖潮湿的条件下迅速繁殖,不仅导致果实腐烂和质量下降,还可能产生真菌毒素,从而对食品安全构成风险并造成巨大的经济损失(Rahali and Boukachabine, 2026)。
目前,化学杀菌剂仍是控制柑橘采后病害的主力;然而,长期使用和反复使用导致病原菌群体抗性日益增加。研究表明,在中国某些地区,超过 32% 的 PD 分离株对丙环灵具有抗性,并表现出交叉抗性(Tan et al., 2022)。这种情况凸显了开发环境友好型替代策略的迫切需求。PI 对苯醚甲环灵(Imazalil)的抗性最早于 1987 年被记录(Eckert, 1987)。自那时起,在全球主要柑橘种植区不断鉴定出对甾醇脱甲基抑制剂(DMI)杀菌剂具有抗性的 PD 和 PI 分离株。这种抗性严重削弱了此类杀菌剂的田间表现,并对全球柑橘产业的可持续商业生产构成持续威胁。DMI 杀菌剂的目标是 14α-脱甲基酶,由 CYP51A 基因编码,耐药菌株通常在该基因中存在点突变(Hans et al., 1996; Zhang et al., 2020)。此外,该基因启动子区域的插入突变或调控改变会导致靶标酶过表达,使菌株通过“数量优势”机制抵消杀菌剂的抑制作用,从而赋予高水平抗性(Ghosoph et al., 2007)。
与传统化学农药相比,微生物代谢物具有多种优势:它们的作用机制多样,不太可能诱导病原菌产生抗性;大多数化合物可生物降解,不会在环境中持久残留;且某些代谢物还能诱导植物的系统获得性抗性,从而增强果实自身的防御能力(Wang et al., 2022; Li et al., 2024)。在已报道的生物活性物质中,以表面活性素、短杆菌素和丰离子为代表的脂肽构成了重要的抗真菌成分类别(Meng et al., 2026)。这些环状脂肽通过非核糖体肽合成酶(NRPS)途径合成,其杀菌机制主要依赖于破坏病原菌细胞膜的完整性,导致细胞内离子和代谢物泄漏,最终导致细胞死亡(Chen et al., 2025)。此外,微生物产生的挥发性有机化合物(VOCs)也值得关注,因为其熏蒸活性可有效抑制封闭贮藏或运输空间内的孢子萌发和菌丝生长。例如,从壳聚糖链霉菌(Streptomyces corchorusii)Sc75 中分离并鉴定出以 2-甲基丁酸甲酯为主的挥发性成分;这些代谢物对所有 18 株受测试的果实质病原真菌菌株表现出显著的抑制活性(Njoroge et al., 2026)。链霉菌还能产生各种非挥发性代谢物,如甘露霉素类和十一烷基红色素,同样具有广谱抗真菌活性(Ramarajan et al., 2024)。
在机制上,微生物天然产物通常通过多靶点和多途径作用实现协同抗真菌效果。除直接抗真菌活性外,某些代谢物还能有效干扰真菌毒素的生物合成。例如,短芽孢杆菌(Bacillus velezensis)产生的脂肽显著抑制链格孢菌属(Alternaria spp.)产生交替醇(AOH)和交替醇单甲醚(AME)等毒性次级代谢产物,抑制率超过 60%(Gao and Zhao, 2026)。同时,微生物挥发性有机化合物也具有独特的抗真菌机制;例如,2-庚醇可通过干扰病原菌的氨基酸代谢和膜转运系统有效抑制灰葡萄孢(Botrytis cinerea)的生长(Wu et al., 2024)。这些研究表明,微生物天然产物不仅发挥直接杀菌作用,还在多个层面削弱病原菌的致病潜力。
高山丛壳属(Montagnula,丛壳科,座孢目)被认为是结构多样且具有生物活性的次级代谢产物的重要来源。从多种基质中分离出各种菌株,特别是贝壳高山丛壳(M. donacina),包括香杯伞(Craterellus odoratus)子实体以及白香蜂花(Lippia alba)和两栖蓼(Persicaria amphibia)的内生组织(Luo et al., 2017; Zhao et al., 2018; Caicedo-Jiménez et al., 2026)。化学分析揭示了多种聚酮类和萜类化合物,主要类别包括具有细胞毒性的聚酮多孔菌酮 C(Almeida et al., 2019)、罕见的香柠檬烷型倍半萜(如贝壳高山酸内酯和贝壳高山酸)(Zhao et al., 2018; Guo et al., 2025),以及氮杂苯并吡喃酮如高山丛壳酮 A–G(Luo et al., 2017)。这些代谢物表现出广泛的药理活性,涉及抗寄生虫、抗骨吸收、抗菌和抗炎作用(Luo et al., 2017; Zhao et al., 2018; Guo et al., 2025; Lin et al., 2025; Caicedo-Jiménez et al., 2026)。表观遗传修饰进一步证明可有效激活贝壳高山丛壳(M. donacina)中的沉默生物合成途径,从而发现新的香柠檬烷类似物(Guo et al., 2025)。总之,这些发现使高山丛壳属(Montagnula)成为一种有望但尚未充分开发的新型治疗药物发现资源。然而,迄今为止尚无研究报告该属对柑橘采后病原菌的抗真菌活性。
针对化学防治柑橘绿霉和蓝霉过程中杀菌剂抗性菌株普遍存在的突出问题,本研究旨在从微生物代谢物中鉴定出新型、环境友好且高效抗真菌剂。以 PD 和 PI 的野生型分离株以及丙环灵抗性 PI 突变体 PiR2 作为指示真菌,系统筛选了本实验室保藏的所有微生物菌株。此次筛选分离出一种来自柑橘木虱的高效抗真菌共生真菌——高山丛壳属(Montagnula sp.)KXR-134,该菌株对所有三种受测试的病原菌表现出强抑制活性。此外,我们研究了其乙酸乙酯提取物(EAE)的可能作用模式,表征了其生物活性化学成分,并评估了其非靶标毒性。本研究结果有望为探索高山丛壳属(Montagnula)KXR-134 作为新型绿色农药控制柑橘采后病害的潜力提供物质基础和理论依据。

章节片段

试剂与仪器

琼脂和碘化丙啶由北京索莱宝科技有限公司(Solarbio,中国)提供。罗丹明 123(Rh123)、荧光素二乙酸酯(FDA)、2',7'-二氯二氢荧光素二乙酸酯(DCFH-DA)、戊二醛、白前香树脂素 A、紫苏醛和六乙基二乙胺购自上海麦克林生化科技有限公司(Macklin,中国),而乙酸乙酯购自安徽泽盛科技有限公司(安美化学,中国)。原料

高山丛壳属 KXR-134 的分离与鉴定

在 PDA 平板上于 25 °C 培养 7 天后,菌株 KXR-134 形成具有棕色色素代谢产物的白色菌落,并表现出气生菌丝(图 1A,B)。显微镜观察显示具有隔丝的菌丝,孢子直径为 1–3 μm,并形成球形子座(图 1C,D)。使用引物 ITS1/ITS4 扩增并测定了菌株的 ITS 序列。对 NCBI 数据库进行 BLAST 同源性搜索并使用 MEGA 12 构建系统发育树显示,菌株

讨论

本研究首次报道了高山丛壳属 KXR-134 对柑橘蓝霉和绿霉的抗真菌活性。体外拮抗试验表明,KXR-134 对所有三种受测试的青霉属菌株表现出显著的生长抑制作用,抑制率超过 50%。值得注意的是,发酵产物 EAE 对丙环灵敏感菌株和抗性菌株均表现出强抑制活性,最低抑菌浓度(MIC)值范围为 12.5 至 50 μg/mL,这

结论

在本研究中,我们首次报道了真菌高山丛壳属 KXR-134 及其乙酸乙酯提取物(EAE)对野生型 PI、PD 和丙环灵抗性 PI 突变体 PiR2 具有强抗真菌活性。EAE 对 PiR2 的抗真菌效果优于丙环灵,而对两种野生型菌株的效果相当。机制研究表明了其多靶点作用模式。一方面,EAE 破坏了细胞膜完整性,触发了细胞内

CRediT 作者贡献声明

Qin Xiong:验证,数据整理。Jun Zhang:写作–审阅与编辑,监督,方法,资金获取,形式分析。Xiaorui Kong:写作–初稿,方法,调查,形式分析。Yan Liang:写作–审阅与编辑,方法

未引用参考文献

Van Den Brink et al., 1996; Wang et al., 2022.

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系,这些关系可能会影响本文报告的工作。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金(编号:32360103)和江西省自然科学基金(编号:20242BAB26094)的支持。
Xiaorui Kong|Yan Liang|Qin Xiong|Jun Zhang
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