近年來，隨著氣候變化和耕作制度等改變，由禾穀鐮刀菌等引起的小麥赤黴病頻繁爆發，小麥赤黴病及病菌產生的多種真菌毒素嚴重威脅我國小麥豐產和食品安全，已被列為我國一類作物病害。赤黴病菌常以其有性態子實體-子囊殼在田間作物秸稈大量繁殖，小麥揚花期間子囊殼成熟後釋放的子囊孢子是病害最重要的初侵染源。囙此，篩選利用高效生防菌來抑制病菌子囊殼形成，將是綠色防控赤黴病的重要措施之一。
2022年5月26日，浙江大學陳雲課題組在Nature Microbiology期刊線上發表題為“Fusarium fruiting body microbiome memberPantoea agglomeransinhibits fungal pathogenesis by targeting lipid rafts”的研究論文，分析了小麥赤黴病菌有性態子實體-子囊殼的附著微生態中種群結構特徵，並從子囊殼微生態中篩選出一批高效生防細菌。以“生防細菌-赤黴病菌”為互作模型，闡明了子囊殼來源生防細菌會分泌活性物質靶向病原真菌脂伐結構，抑制病原真菌菌絲生長從而防治病害的機理，揭示了一種“細菌-真菌”跨界互作新機制。研究為後續利用生防菌劑壓低赤黴病初侵染源，綠色防控赤黴病提供重要支撐。
細菌和真菌是微生態的主要組成部分，其對生態系統和宿主健康和功能至關重要。當前，對動植物等宿主的微生態結構特徵研究較多，但關於真菌組織附著的微生態及微生態中種群間互作的分子機制研究鮮有報導。本研究以小麥赤黴病為對象開展了真菌組織附著微生態及微生物種群間互作研究。研究從江蘇、安徽兩省麥田採集了大量的子囊殼樣品，進行了子囊殼附著的細菌種群結構分析，明確了子囊殼的微生態種群來源於秸稈。構建了子囊殼來源的可培養微生物組，並結合平板拮抗、室內生測和田間防效篩選到一株高效生防細菌ZJU23。基於生物資訊學、遺傳學和生物化學等方法，確定了生防菌ZJU23為成團泛菌，鑒定出ZJU23分泌的抑菌活性物質草歐菌素A及其合成基因簇。進一步機理研究揭示了草歐菌素A與細胞膜上組分麥角甾醇結合，破壞病菌脂筏結構和細胞膜完整性，從而抑制病菌生長、致病和毒素合成。尤為重要的是，草歐菌素A具有廣譜的抑菌活性，對重要作物病原真菌和測試的人類致病真菌都有很好的效果，且抑菌效果優於臨床抗真菌藥物氟康唑和兩性黴素，顯示出較好的應用前景。研究報導了病原真菌有性態組織附著的細菌種群結構特徵，揭示了“細菌-真菌”跨界互作新機制，為研發ZJU23等微生物農藥阻斷初侵染源防控赤黴病奠定了基礎。
生防細菌成團泛菌ZJU23—禾穀鐮刀菌互作模式圖
浙江大學農業與生物技術學院博士研究生徐孫德、中科院遺傳發育所劉永鑫博士、奧地利格拉茨理工大學Tomislav Cernava博士為論文共同第一作者，浙江大學農學院陳雲教授、虞雲龍教授，中科院遺傳發育所白洋研究員為論文共同通訊作者。浙江大學農學院周雪平教授、馬忠華教授、沈星星研究員，清華大學石彥教授，美國夏威夷大學Shugeng Cao教授，美國東北大學Yunrong Chai教授，奧地利格拉茨理工大學Gabriele Berg教授等參與了本項目的研究。本研究得到了浙江省重點研發計畫、國家自然科學基金和現代農業產業體系等資助。（陳雲課題組長期招募博士後，有意者請聯系chenyun0927@zju.edu.cn）
原文連結：https://www.nature.com/articles/s41564-022-01131-x