基于基因组的Metschnikowia persimmonesis KCTC 12991BP菌株对柿树炭疽病的致病特性研究

《Applied Microbiology and Biotechnology》：Genome-guided characterization of Metschnikowia persimmonesis KCTC 12991BP against persimmon anthracnose

　　

摘要

尽管采收面积有所增加，但2017年至2020年间全球柿子产量从450万吨下降到420万吨。导致采后果实损失的因素中，由Colletotrichum gloeosporioides引起的炭疽病是主要原因之一。Metschnikowia persimmonesis KCTC 12991BP是一种从柿子萼片中分离出的酵母菌，其对采后病原体表现出拮抗作用，但其对抗柿子炭疽病的效果及其相关机制仍需进一步研究。本研究通过基因组挖掘、体外表型分析、代谢物谱分析、挥发性化合物双平板检测和体内果实试验，评估了KCTC 12991BP对C. gloeosporioides的抗真菌潜力。利用antiSMASH和dbCAN工具对基因组进行注释，发现与非核糖体肽类和萜烯代谢途径相关的潜在生物合成基因簇，以及参与真菌细胞壁降解的碳水化合物酶家族。在双重培养实验中，不同培养基对C. gloeosporioides的抑制效果存在差异，并且在添加铁离子的情况下抑制作用增强，这表明铁离子可能通过竞争机制发挥作用，可能与pulcherrimin相关的代谢过程有关。超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）分析显示高抑制和低抑制条件下代谢物谱有所不同；头部空间固相微萃取气相色谱-质谱（HS SPME GC–MS）检测出2-甲基-1-丁醇（2 MB）、3-甲基-1-丁醇（3 MB）和苯乙醇（PEA）为主要挥发性有机化合物（VOCs），双平板试验表明这些化合物能够剂量依赖性地抑制真菌生长。该酵母还具有β-1,3-葡聚糖酶和蛋白酶活性，并在体外形成生物膜，这些特性可能有助于其发挥拮抗作用或定殖在果实表面。在受损的柿子果实中，经过KCTC 12991BP处理的果实7天后，平均病斑直径（0.435厘米）和发病率（70%）均低于未经处理的对照组（分别为0.783厘米和100%）。这些发现表明KCTC 12991BP是一种有潜力的采后柿子炭疽病生物防治候选菌株，为进一步的研究和应用验证提供了基础。

关键点

KCTC 12991BP可减少果实上的炭疽病病斑，并在体外抑制C. gloeosporioides的生长

铁离子增强了KCTC 12991BP的拮抗作用，提示铁离子可能在控制C. gloeosporioides过程中起作用

挥发性有机化合物（VOCs）对C. gloeosporioides的生长具有剂量依赖性的抑制作用，表明该菌株适用于非接触式防治