中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保所鑒定出對(duì)小麥赤霉病有高效防控作用的微生物天然產(chǎn)物

　　近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保所植物病害生物防治創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在國際知名期刊《農(nóng)業(yè)與食品化學(xué)雜志（Journal of Agricultural and Food Chemistry）》在線發(fā)表了題為“Identification of Fcl-29 as an effective antifungal natural product against  Fusarium graminearum  and combinatorial engineering strategy for improving its yield”的研究論文。該論文在昆蟲病原線蟲共生細(xì)菌的發(fā)酵培養(yǎng)物中鑒定到了對(duì)小麥赤霉病有高效防控作用的微生物天然產(chǎn)物—Fabclavine-29 （Fcl-29）。

 

　　由禾谷鐮孢菌（ Fusarium graminearum ）引發(fā)的赤霉病（Fusarium heal blight）是小麥生產(chǎn)中重大的真菌病害，在全球范圍內(nèi)廣泛流行。該病害不僅造成小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的降低，還會(huì)產(chǎn)生嘔吐毒素等真菌毒素，對(duì)人畜健康產(chǎn)生巨大威脅，目前已被我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部列入《一類農(nóng)作物病蟲害名錄》。因可推廣的高抗赤霉病小麥種質(zhì)資源較為匱乏，化學(xué)農(nóng)藥仍是當(dāng)前防治赤霉病的主要措施，亟需開發(fā)能有效防控小麥赤霉病且對(duì)環(huán)境友好的新型生物源農(nóng)藥。

 

　　本文首先以禾谷鐮孢菌為靶標(biāo)，對(duì)59株致病桿菌（ Xenorhabdus  spp . ）的發(fā)酵培養(yǎng)物進(jìn)行了抑菌活性篩選，獲得了抑菌效果最好的菌株XBD14。通過對(duì)XBD14菌株基因組數(shù)據(jù)分析，挖掘到13個(gè)生物合成基因簇（BGC），對(duì)這些BGC的核心基因進(jìn)行敲除，阻斷對(duì)應(yīng)天然產(chǎn)物的合成，并進(jìn)行抑菌活性監(jiān)測(cè)，從而鑒定到XBD14主效抑菌天然產(chǎn)物的BGC—Region 13。為了進(jìn)一步明確主效抑菌天然產(chǎn)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)，作者使用單一基因簇激活策略結(jié)合LC?MS/MS分析，鑒定了主效抑菌天然產(chǎn)物—Fcl-29。田間試驗(yàn)表明抗菌天然產(chǎn)物Fcl-29對(duì)小麥赤霉病的防效較高且穩(wěn)定，具備開發(fā)為新型生物源農(nóng)藥的潛力。為了降低生產(chǎn)成本，推進(jìn)新型生物源農(nóng)藥的開發(fā)，作者采用了遺傳改造與發(fā)酵工程相結(jié)合的策略，將Fcl-29產(chǎn)量提升34倍。該成果為防治小麥赤霉病等作物真菌病害提供了新的資源，也為新型生物源農(nóng)藥的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)，有望推動(dòng)小麥赤霉病的綠色、高效防控。

 

　　“中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保所與比利時(shí)列日大學(xué)合作辦學(xué)項(xiàng)目”博士研究生李琲琲為本論文第一作者，李廣悅研究員為通訊作者。本研究工作得到了中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程項(xiàng)目和國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（No.31972327）的資助。

 

　　全文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jafc.2c09012