甘薯长喙壳菌挥发性芳香物质新种类及抑菌防病机制

甘薯长喙壳菌是广泛存在于土壤、寄主较广的危险病原体，在我国造成甘薯黑斑病和芋头黑斑病，以及危害严重尚无有效防控措施的石榴枯萎病。该菌在培养过程中能够产生浓郁的挥发性芳香物质，申请者证明了其具有抑菌作用。本研究拟以不同来源的甘薯长喙壳菌为样本，研究其产生挥发性芳香物质的多样性差异；借助先进的顶空气相色谱质谱联用方法对挥发性芳香物质进行定性和定量测定，确定各组分的种类和含量，解析挥发性芳香物质中新种类的结构和理化特征；以果蔬储藏期病害病原真菌、细菌为生测模型，研究甘薯长喙壳菌产生的挥发性芳香物质中抑菌活性成分和预防控制储藏期果蔬病害的效果；从互作水平探究挥发性芳香物质的抑菌防病作用机制。预期结果将筛选获得高产气能力的安全菌株，明确抑菌防病效果和活性组分，为构建生物反应器探索植物病害生物防治的新途径，以及抑菌活性组分为先导化合物设计开发新型杀菌剂提供基础依据，具有重要的理论价值和潜在的应用前景。

甘薯长喙壳菌是普遍存在于农田生态土壤而且寄主范围较广、危害十分严重的病原真菌。本研究以从中国及部分国家获得的不同寄主来源的长喙壳菌株为材料，建立了顶空式气相色谱质谱联用方法定性定量检测该菌不同菌株产生挥发性有机化合物的方法，研究了该菌不同来源菌株产生挥发性物质的多样性及产气规律，与已发表的相关文献比较，首次获得了16种新物质，包括草酸、二甲醚、二硫化碳、二甲基硫醚、呋喃、二甲基呋喃、二甲基丁醛、三氯甲烷、二氟丙烯、丙酸丙酯、二甲基二硫醚、丙酸异丁酯、丙酸戊酯、二戊基呋喃、苯乙烯和乙偶姻。垂直方向对峙培养检测显示，长喙壳菌产生的挥发性有机化合物对多种植物病原真菌、细菌和卵菌的抑制作用，抑制率达75-90%；该菌熏蒸处理对番茄灰霉病、桃褐腐病、柑橘青霉病和柑橘绿霉病四种采后病害具有明显的防治效果，防效达85-95%。扫描电子显微镜观察表明，该菌产生的挥发性物质能够导致靶标真菌菌丝尖端和分生孢子萌发的芽管出现多分枝、干瘪、扭曲、膨大等畸形，致使菌丝生长速率显著减缓、产孢量和孢子萌发率显著降低，造成致病力减弱或丧失；该菌产生的挥发性物质熏蒸胡萝卜软腐欧文氏菌胡萝卜软腐致病变种细菌后，导致细菌菌体不能形成规则的菌落而呈现水渍状，细菌细胞致密排列形成蜂巢状，致病力减弱或丧失。综合评价长喙壳菌不同菌株的菌丝生长速率、产气量、对靶标病菌抑菌和防病效果、对寄主植物的安全性等，选定来自巴西桉树的菌株E1作为生防因子，设计长喙壳菌生物反应器防治植物病害具有良好的应用前景。本研究为快速准确定性定量测定长喙壳菌产生挥发性有机化合物建立了新的方法；首次报道了长喙壳菌产生挥发性有机化合物对供试的四种病菌的抑菌作用和防病效果，初步解析了其作用机制；首次系统探明了不同来源长喙壳菌产生挥发性物质的种类与培养条件的关系及动态产气规律，为利用长喙壳菌构建生物反应器和探索植物病害生物防治新途径提供了新方法和科学依据。