香蕉是世界范圍內(nèi)的大宗水果，也是我國重要的南方特色水果。冠腐病是香蕉采后主要病害之一。層出鐮刀菌（Fusarium proliferatum）是引起香蕉冠腐病的主要病原菌之一，并產(chǎn)生伏馬毒素，威脅人類健康。目前對伏馬毒素的研究主要集中在生物合成調(diào)控和脫毒方面，對伏馬毒素的生物學(xué)意義，尤其是在病原菌與宿主互作過程中的作用還缺乏研究。
研究人員圍繞層出鐮刀菌在侵染水果過程中，伏馬毒素生物合成對氧化脅迫的響應(yīng)開展研究，發(fā)現(xiàn)過氧化氫（H2O2）處理能夠促進層出鐮刀菌內(nèi)源活性氧積累，對病原菌造成氧化脅迫。掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）發(fā)現(xiàn)H2O2處理抑制層出鐮刀菌菌絲生長和產(chǎn)孢量；進一步研究發(fā)現(xiàn)H2O2處理提高了伏馬毒素FB1的生物合成。H2O2處理可能通過調(diào)節(jié)ROS相關(guān)基因和伏馬毒素基因簇（FUM）的表達(dá)，增加層出鐮刀菌內(nèi)源ROS和FB1的產(chǎn)生。重要的是，H2O2處理抑制了層出鐮刀菌在香蕉果實上的生長，但誘導(dǎo)了香蕉果皮中H2O2和FB1積累；反之，H2O2清除劑（過氧化氫酶，CAT）處理香蕉，促進了層出鐮刀菌的生長，降低香蕉果皮中H2O2和FB1積累，表明伏馬毒素生物合成與層出鐮刀菌氧化脅迫響應(yīng)密切相關(guān)。通過基因敲除技術(shù)，構(gòu)建ΔFpFUM21菌株，發(fā)現(xiàn)突變菌株產(chǎn)毒能力顯著下降，對ROS更敏感，且對香蕉果實的致病力顯著降低。這些結(jié)果從病原菌角度闡明伏馬毒素參與層出鐮刀菌氧化脅迫應(yīng)答的機制，證實伏馬毒素生物合成能夠增強層出鐮刀菌對氧化應(yīng)激的耐受性，從而在侵染香蕉果實過程中發(fā)揮重要作用。研究結(jié)果進一步明確伏馬毒素是層出鐮刀菌侵染香蕉果實的致病因子，從真菌毒素生物學(xué)作用的角度揭示了水果采后真菌病害發(fā)生機制。 
圖1. 伏馬毒素B1與氧化脅迫應(yīng)答相關(guān)，并促進層出鐮刀菌對香蕉果實的侵染 研究結(jié)果以“Fumonisin B1 Biosynthesis Is Associated with Oxidative Stress and Plays an Important Role in Fusarium proliferatum Infection on Banana Fruit”為題發(fā)表在Journal of Agricultural and Food Chemistry（IF5年：6.048，中科院1區(qū)）期刊上，文章鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.jafc.3c00179。該研究得到了中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會項目（2020343）的支持。中科院青促會會員、碩士生導(dǎo)師李濤濤副研究員(第10批會員)為本文通訊作者。論文第一作者為華南植物園在讀博士研究生謝麗紅。中科院華南植物園為第一單位和通訊作者單位。 李濤濤副研究員主要以南方特色水果為研究對象，致力于水果采后品質(zhì)劣變的生物學(xué)基礎(chǔ)及控制機制研究。近期圍繞水果采后真菌病害發(fā)生及控制機制、真菌毒素生物學(xué)意義開展研究，利用生理生化、分子生物學(xué)、遺傳學(xué)等方法，取得一系列進展，以第一或通訊作者在Journal of Agricultural and Food Chemistry（2023，中科院1區(qū)）、Food Chemistry（2023，中科院1區(qū)）、Critical Reviews in Microbiology（2022，IF5年：10.269）、Postharvest Biology and Technology（2022，中科院1區(qū)）、International Journal of Biological Macromolecules（2021，2022，中科院1區(qū)）、Microbiological Research（2022）、Environmental Pollution（2021，IF5年：10.366，TOP期刊）等期刊發(fā)表多篇高水平論文，以第一發(fā)明人申請2項國家發(fā)明專利，為發(fā)掘控制水果采后病害關(guān)鍵技術(shù)和保障食品安全提供理論支撐。 文章鏈接
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