《Microbiological Research》：Trichoderma specialized metabolites in biocontrol: gene–metabolite links, ecological functions, and translational bottlenecks
摘要：木霉属（Trichoderma）菌株产生多种具有特定活性的代谢产物，这些代谢产物通过直接拮抗、生态信号传导以及调控植物应答等机制参与生物防治。然而，目前的知识分布并不均衡：许多代谢产物已有化学表征，但仅有较少部分获得了可靠的基因-代谢物关联、经实验验证的生态功能以及切实可行的转化证据。该领域的进展将较少依赖于化合物目录的扩充，而更多依赖于机制、生态与转化证据的整合。本综述聚焦木霉属的专性代谢（specialized metabolism），重点阐述生物合成基因簇（biosynthetic gene clusters, BGCs）、调控网络、生态作用以及与生防相关的生物安全约束。文中讨论的主要代谢物类别包括聚酮类（polyketides）、萜类（terpenoids）、肽培菌素（peptaibols）、铁载体（siderophores）、二酮哌嗪类（diketopiperazines）及挥发性有机化合物（volatile organic compounds, VOCs），并结合具有遗传与功能证据的代表性案例研究进行阐述。研究进一步提出一个转化框架，依据四项标准区分主要受描述性证据支持的代谢产物与接近应用成熟度的代谢产物：基因水平验证、已证实的生态功能、可控的生物安全特性以及可行的递送/稳定性。该视角有助于解释为何代谢产物目录的扩充速度快于田间转化速度。基因组学、转录组学、代谢组学、基因组编辑及制剂科学等领域的最新进展正在重塑木霉属代谢产物的优先开发策略。
1. 引言
真菌与卵菌病害持续制约作物生产，而气候变化、全球贸易及入侵性病原传播加剧了其影响。与此同时，杀菌剂抗性、环境影响、残留暴露以及活性物质逐步受限等问题的凸显，促使学界与产业界对替代性和互补性病害管理策略的关注日益增强。微生物生防在其中受到新的重视，不仅因为其在有害生物综合治理中的作用，更因其提供了获取广泛且尚未完全解析的微生物活性代谢产物库的途径。
在微生物生防因子中，木霉属物种兼具生态适应性与异常丰富的次生代谢能力，占据尤为重要的地位。该属成员分布于土壤及植物相关生境，可表现腐生、内生及重寄生等多种生活方式，这些特性既解释了其生态成功，也说明了其农业重要性。尽管木霉以菌株型生防产品广为人知，但其生物活性不能仅以定殖能力或拮抗生长来理解，其功能库的相当部分依赖于发挥抗菌、信号传导、植物应答调控及复杂微生物群落互作介导作用的专性代谢产物。
木霉属已报道的专性代谢产物涵盖肽培菌素、聚酮类、萜类、非核糖体肽、铁载体、二酮哌嗪类及多种挥发性有机化合物。这些分子共同参与对植物病原的直接拮抗、植物防御应答的调控、养分与离子相关竞争以及根际及其他植物相关环境中的生物间信号传导。然而，该领域仍存在显著的不对称性：化学表征的代谢产物数量持续增长，而仅有较小亚群获得将特定代谢产物与生物合成决定因子、明确生态功能及现实转化前景相联系的可靠证据。近年来，比较基因组学、基因组挖掘、转录组学及代谢组学显著提高了该问题的解析度，使生物合成基因簇、代谢产物产生与生物学功能之间的关联更为可靠。
真菌专性代谢的调控增加了另一层复杂性。在木霉中，代谢产物输出受全局调控因子、途径特异性因子、染色质水平调控及营养可利用性、pH和光照等环境信号的共同塑造。这种调控可塑性有助于解释为何仅凭代谢产物检测往往不足以推断其生态相关性或应用潜力，也解释了学界对OSMAC策略、共培养体系及基因组编辑等激活低表达途径、揭示隐蔽代谢能力方法的日益关注。
从转化角度看，代谢产物发现与功能部署之间仍存在重要鸿沟。大量农艺证据仍来源于活体木霉接种物，其中代谢产物效应嵌入更广泛的生物学背景中，难以与定殖、竞争及寄主应答分离。相比之下，基于纯化代谢产物、富集组分或化学定义制剂的研究仍相对有限，且多局限于受控体系。同时，生物安全、递送、持久性与可重复性仍是评估哪些代谢产物具备进一步开发现实可能性的决定性约束。
综上，现有文献已使研究重心从木霉代谢产物的描述性目录转向对其生物学及转化相关性的选择性评估。本综述从四个相互关联的维度审视木霉产生的专性代谢产物：生物合成基础、调控背景、生态功能及转化约束。研究并不将所有已报道代谢产物视为同等信息量，而是强调主要受描述性证据支持的化合物与基因水平验证、功能证据、生物安全考量及递送可行性开始趋于一致的化合物之间的差异。这四项标准随后被发展为可操作的分级框架，并应用于代表性代谢产物及代谢产物类别的比较评估。
1.1. 木霉的分子表征、分类学及生防相关物种
分类学解析在木霉研究中并非边缘问题。大量关于代谢产物产生、生态特性及生物安全的文献产生于当前物种界定标准被广泛采用之前，这限制了研究间的直接比较。基于形态学的分类系统是重要的历史框架，但在一个以隐存种形成和表型可塑性为特征的属中，不足以实现可靠的物种水平鉴定。这一局限性在哈茨木霉复合群中体现得尤为明显，曾被归为单一分类单元的分离株后来被解析为具有不同生态特性和代谢产物谱的系统发育种。从形态学鉴定向分子系统学的转变因此对解读木霉的专性代谢至关重要。
内转录间隔区（internal transcribed spacer, ITS）仍可用于初步定位，但其在该属内的分辨率往往不足。相比之下，tef1和rpb2等蛋白编码位点提供更强的系统发育信号，现已成为物种水平归属的核心依据，尤其在多位点框架下使用。近年来，系统发育组学与全基因组测序提供了更高分辨率，同时揭示了生物合成基因簇、调控性状及谱系特异性代谢潜力。这些进展不仅对分类学具有重要意义，也有助于解读在不同命名体系下产生的代谢产物报道，并评估看似相似的菌株是否可合理预期共享相当的生物合成谱系。
这一观点对文献解读具有直接后果。基于宽泛物种名或低分辨率鉴定的报道可能高估代谢产物谱在菌株间的可重复性，并可能掩盖与拮抗、信号传导或生物安全相关的谱系特异性性状。该问题在将代谢产物归属于哈茨木霉复合群等宽泛定义类群的老研究中尤为突出，后续系统发育解析表明化学和生态上不同的物种曾被归入同一名称之下。因此，受多位点或基因组信息鉴定支持的代谢产物报道为评估基因-代谢物关系、生态相关性和转化潜力提供了更可靠的基础。
1.2. 生防相关物种及代表性商业产品
在众多已描述物种中，相对有限的一组菌株定义谱系在生防研究和商业制剂中反复出现。非洲哈茨木霉（Trichoderma afroharzianum）包含继续以旧名哈茨木霉（T. harzianum）销售的菌株，其中T-22主要用于根部及根际定殖、土传病原抑制及植物防御和生长刺激，Trianum-P和Trianum-G为其代表性制剂。深绿木霉（Trichoderma atroviride）菌株SC1和I-1237对木本组织及修剪伤口具有特别有效的定殖能力，分别以Vintec和Esquive WP商品名商业化，尤其用于葡萄树干病害的管理。棘孢木霉（Trichoderma asperellum）T34主要用于根部保护以抵御土传病原，以T34 Biocontrol和Asperello T34等制剂形式商业化，而棘孢木霉ICC012与盖姆斯木霉（T. gamsii）ICC080组合于Remedier产品中用于预防土传及木材相关真菌病害。绿木霉（Trichoderma virens）因其强烈的重寄生和抗生素介导活性，仍是重要的实验性生防模型。这些实例表明，生防性能不能仅从物种名称推断，因为有效性取决于具体菌株、目标病害体系、制剂、施用位点及环境条件。产品名称仅作为代表性示例提供，因各国的登记授权和商业可获得性存在差异。
2. 木霉的次生代谢产物
2.1. 代谢产物类别及生态作用
木霉属已报道的专性代谢产物涵盖多个主要生物合成类别，但各类别的证据强度并不均衡。部分代谢产物在化学身份、生物合成基础与生物学功能之间具有相对可靠的关联，而另一些则主要见于发生报道或尚未解析其生态相关性的检测。这一区分十分重要，因为化学多样性本身并不指示转化价值。目前，最强证据集中于有限数量的化合物或类别，尤其是6-戊基-α-吡喃酮（6-pentyl-α-pyrone, 6-PP）、特定肽培菌素、部分萜类及挥发性代谢产物亚群，而许多其他化合物尽管代谢组学目录不断增长，其生物学特征仍缺乏充分解析。
2.2. 聚酮类
在聚酮类中，6-戊基-α-吡喃酮仍是化学身份、生物活性与机制解读开始趋于一致的最清晰范例。该化合物对多种植物病原具有抗真菌活性，同时调节植物发育和防御相关信号传导，包括生长素和乙烯相关应答。改善盐胁迫和氧化胁迫耐受性的证据进一步支持其在植物界面的更广泛生态相关性。相比之下，其他已报道的聚酮类如康宁霉素类（koninginins）和木霉内酯类（trichodermatides）明显扩展了该属的化学库，但在功能框架内的整合仍不足，因为其生态作用、菌株分布及转化潜力尚未清晰解析。这种不平衡反映了木霉代谢产物研究中反复出现的模式，即化合物发现的速度往往快于功能验证。
2.3. 四氨基酸衍生物
哈茨菌酸（harzianic acid）是一种四氨基酸衍生物，具有抗真菌和促植物生长效应。近期研究还鉴定出乙酰羟酸合酶为其分子靶标，进一步强化了其机制表征。
2.4. 萜类
木霉的萜类代谢包含生物学含义差异极大的代谢产物，从与拮抗或信号传导相关的化合物到引发生物安全担忧的代谢产物。单端孢菌烯（trichodiene）最好被视为单端孢霉烯族毒素（trichothecene）产生的生物合成入口，因此属于需要谨慎生物安全考量的分支。倍半萜类还参与植物相关环境中的信号传导功能，比较分析表明挥发性萜类谱可具有强烈的物种特异性，这与生态特化而非属内通用活性相一致。绿胶霉素类（viridins）增加了进一步复杂性。绿胶霉素（viridin）长期被引为木霉的典型抗真菌代谢产物，但其转化为viridiol（一种被报道具有植物毒性的化合物）表明，代谢产物归宿和生物学结果不能仅凭名义类别归属推断。新型萜类如trichobrasilenol确认了该属的生物合成广度，但对许多新近描述的化合物而言，其生态背景仍不如化学新颖性清晰。
2.5. 非核糖体肽及相关代谢产物
肽培菌素是木霉中证据支持最充分的代谢产物类别之一，因其兼具明确的结构同一性与公认的作用机制。其膜透化活性解释了大部分抗真菌效应，近期证据还支持其额外功能，包括对革兰氏阳性菌的抗菌活性以及刺激植物生理过程如根质膜H?-ATPase活性。同时，该类别在化学上具有异质性，并非所有肽培菌素均可视为功能等价。铁载体同样具有相关性，因其支持铁获取及在根际等营养受限生境中的竞争适应性。现有代谢产物谱分析表明物种和菌株间存在显著变异，这与资源竞争和根部相关适应性中的生态作用一致。二酮哌嗪类，包括木霉中报道的表硫二酮哌嗪相关化合物，因其可能贡献于抗菌活性和信号传导而受到关注，但鉴于该更广泛化学空间中部分成员具有细胞毒性，其生物安全视角同样重要。在此，文献在记录发生方面强于在现实条件下解析生态功能。
2.6. 挥发性有机化合物
挥发性代谢产物值得单独关注，因其生态行为与可扩散的非挥发性化合物存在根本差异。在木霉中，VOC谱具有强烈的物种依赖性和菌株依赖性，并受营养条件、微生物互作及其他环境变量塑造。在木霉谱中最常报道的VOC中，C8化合物如1-辛烯-3-醇和3-辛酮是脂肪酸代谢的常见产物，而6-戊基-α-吡喃酮是特征最明确且在某些菌株中占主导地位的挥发性代谢产物之一。其相对丰度并非普遍一致，而是随物种、菌株、培养基、发育阶段及互作条件而变化。在受控条件下，木霉VOC可抑制植物病原、刺激生物量积累并改变寄主植物叶绿素相关性状。然而，VOC数据的生物学解读需谨慎，因为排放、扩散、吸附和降解在土壤和根际系统中高度依赖环境背景，体外或密闭系统中观察到的活性不能直接外推至开放环境。弥合这一鸿沟需要能够将VOC产生、运输和损失量化为独立过程的实验设计。动态流通式土壤微宇宙结合质子转移反应飞行时间质谱或气相色谱-质谱联用（GC-MS）可在维持受控湿度和气体交换的同时提供时间分辨通量测量，避免密封顶空中发生的人为挥发物积累。天然土壤与惰性基质间的比较，结合受控温度和底物暴露，有助于区分物理滞留与生物消耗。稳定同位素探针结合13C标记挥发物及GC-MS和DNA-SIP或相关同位素分辨测量，可进一步追踪VOC降解并鉴定土壤中负责其消耗的微生物。尽管这些方法尚未系统应用于木霉VOC，但其与根际相关微宇宙的整合将允许在更现实条件下直接估算排放、滞留、生物转化及有效暴露。VOC因此代表了最有前景但也最难转化的代谢产物类别之一，正因其生态范围、持久性和递送比非挥发性代谢产物更难控制。多营养级效应，包括对植物挥发性混合物和昆虫行为的间接调节，进一步支持其生态重要性，同时也增加了解读复杂性。
2.7. 超越病原抑制
日益增多的文献表明，木霉的专性代谢产物不能仅归结为直接拮抗。在植物界面，部分代谢产物调节激素串扰、防御启动及胁迫相关生理，对盐胁迫耐受性、氧化胁迫应答和根系发育产生下游效应。在污染环境中，低分子量螯合剂和其他可扩散代谢产物也可能通过影响金属可利用性或重塑与污染物周转相关的微生物互作，贡献于生物修复相关过程。这些更广泛的作用是合理的且日益获得支持，但仍高度依赖于菌株身份、环境基质和实验设计。因此，应将其解读为新兴功能维度，而非属内统一确立的特性。这一观点对转化潜力评估至关重要，因为最常被报道的代谢产物不一定是最强生态证据支持的。
2.8. 基因-代谢物关联
将特定代谢产物与生物合成决定因子相联系已成为解读木霉专性代谢的核心标准之一。这一步骤比单独检测代谢产物更具信息量，因为它允许将化学观察与途径架构、调控控制及生物学功能相连接。同时，文献中的证据强度并不均匀。在某些情况下，基因破坏或靶向功能分析提供了生物合成决定因子与特定代谢产物之间的直接联系。在许多其他情况下，该关系仍属推断性质，主要受基因组挖掘、转录关联或比较注释支持。区分这些证据水平至关重要，因为预测的生物合成能力并不等同于已证实的代谢产物产生或生态相关性。
在证据最充分的实例中，tri5仍是参考案例。该基因编码单端孢菌二烯合酶，催化单端孢霉烯族毒素生物合成的第一个承诺步骤。在木霉中，它支撑木霉菌素（trichodermin）及相关代谢产物的产生，提供了生物合成基因如何同时关联抗真菌活性和生物安全担忧的清晰范例。该途径的重要性超越单一代谢产物，因为它说明基因水平证据如何阐明一种对病原具有活性但也可能具有植物毒性的化合物的双重生物学特征。
第二个强有力实例由与6-戊基-α-吡喃酮关联的聚酮合酶代表。pks1的功能破坏消除6-戊基-α-吡喃酮产生，使其成为该属中可用的最清晰基因-代谢物关联之一。这一点尤为重要，因为6-戊基-α-吡喃酮也是少数生物合成支持、生态功能和转化兴趣开始趋于一致的木霉代谢产物之一。
在萜类代谢中，TaTS9提供了另一个证据充分的案例。基因敲除、异源表达、酶表征及VOC谱分析表明，TaTS9在非洲哈茨木霉中控制以β-库贝烯为主的倍半萜谱。与许多主要已知于顶空谱分析的挥发性代谢产物相比，TaTS9依赖性倍半萜谱因此具有更强的机制基础。这一区分很重要，因为挥发性代谢产物文献往往富含描述性谱分析，但基因水平验证较为薄弱。
肽培菌素则说明不同情况。其生物合成明确关联于大型非核糖体肽合成酶，膜活性特性已充分确立，但文献往往在类别层面解析优于单个分子。这意味着肽培菌素的生物学意义在类别水平获得良好支持，而特定合成酶架构与单一生态功能之间的一对一分配并非总是同样精确。即便如此，肽培菌素仍是结构、生化和功能证据相对较强的代谢产物群之一。
在这些解析较好的实例之外，基因组挖掘揭示已测序木霉基因组所含的生物合成库远大于已功能验证的代谢产物集。比较分析表明存在保守核心和显著的种间预测生物合成基因簇变异，重寄生性物种如深绿木霉和绿木霉显示出比里氏木霉（T. reesei）更广泛的次生代谢潜力。近期研究在菌株水平强化了同一图景，表明基因组可编码众多尚无直接化学归属的PKS、NRPS和萜烯相关簇。这一鸿沟本身具有信息量，表明限制步骤不再是生物合成潜力的识别，而是哪些簇在何种条件下表达并产生何种生态后果的实验解析。
调控和环境背景同样重要，因为生物合成基因簇的存在本身并不决定其是否表达。专性代谢受全局和途径特异性调控因子、染色质水平控制、营养和pH信号、光照及互作依赖性线索的影响。在这一更广泛网络中，LaeA和Velvet复合物代表重要调控组分，但并未提供途径激活的完整解释。其效应与途径特异性调控及决定预测生物合成能力是否变得化学和生态可检测的环境信号相互作用。因此，木霉中的途径归属在基因组挖掘与转录数据、靶向遗传学和代谢组学验证整合时最强，而非仅从序列注释推断。
综上，木霉中最具信息量的基因-代谢物关联不仅是受途径预测支持的，更是遗传证据、代谢产物检测和生物学解读趋于一致的。这一区分对本文献至关重要，因为它将快速扩展的生物合成目录与已能以功能和转化术语自信讨论的较小代谢产物亚群区分开来。
2.9. 近期发现与展望
木霉专性代谢产物研究的近期进展不仅依赖于新化合物的描述。主要进展在于方法学。比较基因组学、代谢组学和靶向遗传学日益被结合使用，以区分广泛的生物合成潜力与可赋予更清晰生物学意义的较小代谢产物亚群。这一转变很重要，因为文献不再受限于推定簇的检测，而受限于解析哪些簇在何种条件下表达并产生何种生态后果的能力。
近期研究中的反复结果是基因组预测的生物合成能力超过已化学和功能解析的代谢产物数量。这一模式在菌株尺度和物种尺度分析中均可见。在哈茨木霉T9中，整合基因组和代谢组分析鉴定了次生代谢相关基因的显著变异，突出肽培菌素为预测化学多样化的主要轴，并描绘了与拮抗潜力相关的若干候选代谢产物途径。在盖姆斯木霉中，农业相关菌株的高质量基因组分析鉴定了44和45个预测生物合成基因簇，再次表明基因组潜力宽于当前实验验证的代谢产物集。更广泛地，近期跨木霉物种的表型基因组分析显示尽管基因组具有内聚性，但生态生理分化显著，强化了代谢产物相关性状应在菌株或谱系水平解读而非在属内泛化的观点。
这些发展也改变了新代谢产物的分级方式。化学新颖性本身已不再充分。新报道的化合物在置于生物合成背景、受比较簇分析支持并与可测量表型或生态作用关联时，才更具信息量。这对肽培菌素和挥发性萜类等结构多样性大但功能解析往往不均衡的代谢产物类别尤为重要。近期利用共线性簇比较、核心生物合成基因的系统发育组重建及整合代谢物基因组学的研究已开始通过将化学输出与进化和遗传框架连接来改善这一状况。
基因组编辑和途径激活策略仍是这一转变的核心，但应以现实态度定位。在木霉中，CRISPR方法因支持候选生物合成基因验证和改善解析不足途径的分析而具有价值。然而，主要瓶颈并非编辑工具的可用性本身，而在于遗传学与信息丰富的培养条件、比较转录组学和能够揭示条件依赖性表达的代谢组学读出的整合。在此背景下，OSMAC策略、共培养方法和靶向激活沉默或弱表达簇仍是有用的，但不是作为通用发现工具，而是作为在生物学有意义条件下检验特定生物合成假设的方式。
近期文献呈现的主要视角因此是选择性的而非扩张性的。该领域并非主要需要更长的代谢产物目录，而是需要更强的标准来识别哪些代谢产物值得更深层的功能验证。近期比较和整合研究表明，最具信息量的候选者不仅是新检测到的，而是生物合成归属、生态功能和转化可行性开始对齐的。
2.10. 代表性案例研究
木霉中仅有限数量的代谢产物能在生物合成基础、生物学功能和应用相关相关性方面以相当信心讨论。以下三个实例的选择旨在说明对比性证据特征，而非作为该属代谢多样性的穷尽代表。6-戊基-α-吡喃酮说明遗传支持、生态功能和转化兴趣开始趋于一致的代谢产物。木霉菌素代表相反情形，即强抗真菌活性与明确生物安全限制共存。肽培菌素占据中间位置，因其是该属中确立最充分的代谢产物类别之一，但其功能解读在类别层面往往比单个分子层面更清晰。
2.10.1. 6-戊基-α-吡喃酮
在木霉已报道的专性代谢产物中，6-戊基-α-吡喃酮是生物合成支持、生态功能和转化兴趣之间趋同的最清晰范例之一。其生物合成关联于pks1，该基因的缺失消除6-戊基-α-吡喃酮产生，提供了该属目前可用的最强实验验证基因-代谢物关联之一。其生物学特征异常广泛但仍相对连贯。它抑制多种植物病原的发育，包括尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）、灰葡萄孢（Botrytis cinerea）和荔枝霜疫霉（Peronophythora litchii），现有证据表明其活性不限于单一靶标过程。同时，它通过与根构型、防御启动和胁迫相关信号传导相关的途径影响植物生理，使其不仅作为抗真菌化合物具有相关性，也作为植物界面的介导因子。其挥发性进一步增加了生态兴趣，因为它允许无需直接接触即可产生生物效应，但也引入了重要转化限制。排放、持久性和暴露在受控条件下比开放环境条件下更易记录。因此，6-戊基-α-吡喃酮最好不被视为完全成熟的应用候选物，而是作为界定该领域应更广泛寻求的证据水平的基准代谢产物。
2.10.2. 木霉菌素
木霉菌素为主要基于应用潜力选择的代谢产物提供了有用的反例。它是木霉中已知毒性最强的代谢产物之一，说明强抗真菌活性不一定转化为实际适用性。其生物合成锚定于由tri5启动的单端孢霉烯族毒素途径，簇中其他基因包括tri3、tri4和tri11为最终代谢产物产生所必需。从生物学角度看，木霉菌素因其对植物病原的拮抗贡献而具有相关性，并有助于阐明单端孢霉烯相关途径在木霉中的运作方式。同时，其植物毒性特征严格限制其转化价值，使其成为生物安全讨论中的关键参考点。在此意义上，木霉菌素具有信息量不是因为其代表理想生防候选物，而是因为它说明代谢产物分级不能仅基于抗真菌效力。该案例还具有更广泛的解读价值。单端孢霉烯生物合成簇在包括镰刀菌属（Fusarium）和木霉属在内的丝状真菌中的不均匀分布表明，毒性代谢潜力是谱系依赖性的，而非该属的通用特征。对于菌株评估，这意味着途径检测和化学筛选在考虑木霉分离株用于农业用途时始终不可或缺。
2.10.3. 肽培菌素
肽培菌素代表木霉中证据支持最充分的代谢产物类别之一。其结构同一性、膜活性特性和抗真菌效应受大量生化和功能证据支持，使其成为讨论该属专性代谢的强参考类别。然而，其主要优势在类别层面而非单个分子层面。模块化NRPS系统产生的多样性意味着结构相关的肽培菌素可在长度、残基组成和生物效应方面存在差异。因此，关于肽培菌素的广泛功能陈述往往比特定分子与精确定义生态角色之间的一对一分配获得更好支持。这并不削弱其重要性。相反，它表明肽培菌素是生物合成架构如何塑造木霉功能多样性的最清晰实例之一。在生态学方面，肽培菌素不仅因透化真菌膜而具有相关性，还因该类别部分成员展示抗菌活性并能影响植物生理应答。其刺激根质膜H?-ATPase活性的能力进一步支持其超越简单拮抗、参与更广泛的植物相关互作的观点。因此，肽培菌素最好被解读为化学多样但生物学连贯的类别，对木霉生态学具有高解释价值，即使单个分子的功能仅部分解析。
2.11. 转化分级操作框架
为使所提框架可操作，每种代谢产物或代谢产物类别可通过四个阈值问题评估：（i）其生物合成起源是否已关联于特定基因或生物合成基因簇；（ii）是否已使用化学定义代谢产物在与拟定功能相关的条件下证实生态或生物学作用；（iii）危害和暴露特征是否已充分表征以确定生物安全担忧是可管理的、未解析的、潜在限制性的或限制性的；（iv）是否可在特定使用环境中实现并维持有效且可重复的暴露。这些问题将化学检测和途径预测与机制验证和应用导向证据区分开来。
基因水平支持在靶向遗传操作（包括基因缺失、互补或过表达伴随相应代谢产物输出变化）、异源表达或直接酶表征建立因果基因-代谢物关系时视为强；在比较基因组学、转录分析或候选簇与代谢产物产生之间的可重复相关性支持该关联时视为中等；在主要依赖序列预测或化学发生时视为有限。生态或功能证据在纯化或化学定义代谢产物在生物学相关系统中产生可重复、优选剂量依赖性表型时视为强；在活性主要在受控体外或密闭系统中通过富集组分展示（仅允许部分归属于特定化合物）时视为中等；在功能主要从产生菌株、粗提物或代谢产物发生推断时视为有限；在无直接功能证据时视为未确立。
生物安全和递送需要不同解读，因为大量证据不一定指示有利结果。生物安全在现有危害和暴露证据在拟定使用条件下未识别相关担忧时分类为可管理；在现有数据不足时分类为未解析；在已识别可信危害信号但其与拟定暴露的相关性仍不确定时分类为潜在限制性；在已确立危害实质性限制拟定用途时分类为限制性。递送和稳定性根据化学稳定性、持久性、剂量控制、释放特征及现实使用场景的可用性分类为可行、情境依赖或未确立。这些类别旨在用于比较性研究分级，不替代适用于微生物活性物质或单独开发的代谢产物产品的正式监管风险评估。递送可行性还取决于在拟定使用环境中控制暴露、持久性和生物活性的能力，对挥发性化合物尤其如此。
在所提框架中，四个维度的整合是顺序性的而非加和性的。一个领域的强证据不能弥补另一领域的关键限制。特别是，遗传和功能验证不能克服限制性生物安全特征，而现实递送策略的缺失即使在作用机制获得良好支持时也可能阻止转化。当机制和生态支持相对较强、未识别潜在限制性或限制性生物安全担忧且至少一个明确使用场景获得支持时，分配高级证据特征。具有实质性机制或生态支持但生物安全或递送约束未解析的候选物分类为转化受限。主要受化学检测、预测生物合成能力或初步活性检测支持的代谢产物仍处于早期证据阶段，而呈现潜在限制性或限制性生物安全担忧的化合物被分配低转化适宜性。这些类别指示相对研发优先级而非应用成熟度。
