近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所土壤有害生物防控創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在國(guó)際知名期刊《Environmental Pollution》在線發(fā)表了題為“Systematic assessment of the antifungal mechanism of soil fumigant methyl isothiocyanate against  Fusarium oxysporum ”的研究論文。該論文解析了土壤熏蒸劑棉隆的有效降解產(chǎn)物異硫氰酸甲酯（MITC）對(duì)土傳病原真菌—尖孢鐮刀菌（ Fusarium oxysporum ）的抑制機(jī)理，為土壤熏蒸劑抑制致病真菌的毒性機(jī)制提供了有價(jià)值的參考。

 

　　土傳病害已成為限制高附加值作物生產(chǎn)的重要瓶頸，而土壤熏蒸技術(shù)是目前最為有效且穩(wěn)定的土傳病害防控關(guān)鍵技術(shù)，但是土壤熏蒸劑抑制土傳病原菌的作用機(jī)制尚不清楚。因此本研究以MITC為供試藥劑，以 F. oxysporum 為研究對(duì)象結(jié)合轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)探究MITC對(duì)土傳病原真菌的作用機(jī)制。

 

　　研究發(fā)現(xiàn)MITC處理后 F. oxysporum 的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜收縮折疊，液泡增多，線粒體腫脹變形，形狀變的不規(guī)則，且在細(xì)胞質(zhì)中不均勻分布。MITC處理后， F. oxysporum 菌絲體內(nèi)抗氧化酶活性（SOD、CAT、POD）、參與三羧酸循環(huán)重要酶活性（SDH和MDH）均顯著下降，而表征細(xì)胞膜脂質(zhì)過(guò)氧化的丙二醛（MDA）含量顯著增加。轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果顯示，參與 F. oxysporum 細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)和能量代謝、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、轉(zhuǎn)運(yùn)和催化的差異表達(dá)基因（DEGs）變化顯著。菌絲體內(nèi)與壓力相關(guān)的DEGs（膜部件、結(jié)合和催化活性）和與環(huán)境信息過(guò)程相關(guān)的DEGs（信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和膜部件）均顯著下調(diào)，而與代謝相關(guān)的DEGs（氨基酸代謝、其他氨基酸代謝、碳水化合物代謝和脂質(zhì)代謝）顯著上調(diào)。此外，MITC通過(guò)影響一些參與菌絲體內(nèi)幾丁質(zhì)合成酶（CHS1、chitinase和nagZ）、抗壞血酸合成酶（MIOX、AKR1A1、RGN和ASO）、谷胱甘肽代謝 （G6PD、ggt、GST） 、其他抗氧化酶（CYP450、CAT）以及膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（AMT2、ABCB1\CAX）中關(guān)鍵基因的表達(dá)來(lái)破壞細(xì)胞穩(wěn)態(tài)以抑制 F. oxysporum 的正常生長(zhǎng)。另一方面 F. oxysporum 也通過(guò)上調(diào)參與能量合成的基因（如上調(diào)TCA中的acnA、CS和LSC2基因的表達(dá)）以及清除活性氧的基因（POD）來(lái)抵御MITC對(duì)自身的侵害，但這最終也不能改變細(xì)胞凋亡的結(jié)局。我們的研究豐富了土壤熏蒸劑對(duì)土傳病原真菌的作用機(jī)制理論。

 

　　中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所為論文的完成單位，博士生張大琪為第一作者，曹坳程研究員為通訊作者，顏冬冬研究員、王秋霞研究員、李園副研究員、方文生副研究員對(duì)該研究工作給予了指導(dǎo)。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系北京市創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和河北省土傳病害綠色防控技術(shù)創(chuàng)新中心項(xiàng)目的資助。

 

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.envpol.2023.122791.