来自Streptomyces albidoflavus SC-3的挥发性有机化合物的抗真菌机制，对由Botryosphaeria dothidea引起的采后猕猴桃腐烂具有防治效果

《Food Microbiology》：Antifungal mechanisms of volatile organic compounds from Streptomyces albidoflavus SC-3 against postharvest kiwifruit rot caused by Botryosphaeria dothidea

kiwifruit软腐病防控中链霉菌Streptomyces albidoflavus SC-3产生的挥发性有机物（VOCs）通过破坏细胞壁膜结构、干扰能量代谢及红ox平衡实现抑菌，其中香芹酮（EC50=0.03 μL·mL?1）为主要活性成分，为开发绿色生物防治技术提供新依据。

　　

李文志|马吉玲|龙友华|王伟珍|尹贤辉|张珠珠|王炳策|杨璐|秦虎军

贵州大学农学院作物保护研究所，中国贵阳550025

摘要

Botryosphaeria dothidea是导致猕猴桃软腐病的主要病原体之一，会造成严重的产后经济损失。链霉菌属菌株因能产生大量挥发性有机化合物（VOCs）而成为控制产后病害的重要生物资源。本研究利用Streptomyces albidoflavus SC-3的小麦籽粒培养物来产生VOCs，旨在系统评估其对抗B. dothidea的抗菌机制。SC-3产生的VOCs显示出显著的抗菌活性，有效抑制了B. dothidea的菌丝生长并抑制了菌核的萌发。通过优化培养条件（包括接种量、培养温度、培养时间和小麦籽粒用量），SC-3产生的VOCs的抗菌效果得到了显著提升。SC-3的VOCs降低了B. dothidea对猕猴桃的致病性，从而延缓了果实软腐病的进展。这些VOCs还改变了B. dothidea的菌丝形态，并破坏了其细胞壁和膜的完整性。转录组分析进一步表明，这些VOCs主要通过干扰能量代谢、破坏细胞膜完整性和扰乱氧化还原平衡相关的代谢途径发挥作用。GC-MS分析鉴定出三种具有抗菌活性的VOCs，包括香芹酮、3,5-二叔丁基酚和3-丁基间苯二甲酸酯。其中香芹酮的抑制效果最强，EC₅₀值为0.03 μL·mL^?1，表明它是对抗B. dothidea的关键活性成分。总之，Streptomyces albidoflavus SC-3产生的VOCs，尤其是香芹酮，通过多种机制有效控制了猕猴桃的软腐病。

引言

猕猴桃（Actinidia属）因其富含维生素C、氨基酸和必需矿物质而受到消费者的青睐（Zhang等人，2022；Wang等人，2025）。然而，在生产、储存和运输过程中，猕猴桃极易受到多种真菌病原体的感染，如Botryosphaeria dothidea、Phomopsis属、Botrytis cinerea和Alternaria alternata（Pan等人，2022a；Sui等人，2025）。这些病原体会导致果实逐渐软化、腐烂，最终显著降低经济价值。先前的研究已证实B. dothidea是引起猕猴桃软腐病的主要病原体（Pan等人，2022b；Zhou等人，2015；Zhang等人，2024）。此外，这种真菌的宿主范围非常广泛，包括但不限于苹果、柑橘、石榴和枸杞（Xin等人，2023；Xiao等人，2021；Gu等人，2020；Liu等人，2024）。因此，开发针对B. dothidea引起的软腐病的有效管理策略至关重要。

在猕猴桃种植过程中使用化学杀菌剂进行采前处理可以迅速有效地抑制病原体感染。然而，长期使用杀菌剂可能会带来一系列风险，包括农药残留、环境污染和食品安全问题（Zhao等人，2023）。值得注意的是，软腐病主要发生在果实储存和销售阶段，此时使用传统化学杀菌剂可能会加剧农药残留问题（Manning等人，2016）。因此，开发安全高效的采后病害管理策略已成为关键的研究重点。利用微生物拮抗剂进行植物病害控制是一种安全可持续的管理方法（Sui等人，2025）。近年来，发现Bacillus属（Calvo等人，2020；Ren等人，2025）、链霉菌属（Al-Quwaie，2024）、酵母（Liu等人，2017）和Trichoderma属（Li等人，2022）等微生物拮抗剂能有效抑制植物病害。它们的主要作用机制包括竞争空间和养分、菌寄生、诱导植物抗性以及产生次级代谢产物（Dukare等人，2019）。在这些微生物拮抗剂中，链霉菌属因其丰富的次级代谢产物（如抗生素、VOCs和大分子裂解酶）而在生物防治中占据重要地位（Ayswaria等人，2020）。

微生物产生的VOCs具有低沸点和高蒸气压，即使在低浓度下也能在环境中快速扩散并表现出强烈的抗菌效果（Bennett和Moore，2025）。此外，由于它们在水果和蔬菜表面的残留量极低，VOCs在食品安全和环境可持续性方面具有双重优势。因此，它们被视为有前景的环保熏蒸剂，对控制园艺产品的产后病害具有巨大潜力（Ling等人，2024；Garbeva和Weisskopf，2020）。最近的研究强调了链霉菌属产生的VOCs在可持续植物病害管理中的抗菌潜力。例如，S. salmonis PSRDC-09产生的VOCs对辣椒中的Colletotrichum属菌具有显著的抗菌活性，其中芳樟醇是主要的活性成分（Boukaew等人，2021）。S. lactacystinicus ZZ-84产生的VOCs通过多种抗菌机制（包括破坏真菌细胞膜完整性、诱导氧化应激和干扰能量代谢）对辣椒炭疽病的致病菌Colletotrichum scovillei表现出强烈的拮抗活性，主要活性成分包括2-甲基-1-丁醇、硫酸二丁酯和6-甲基-2-庚酮（Zhong等人，2025）。S. lavendulae SPS-33产生的VOCs通过产生2-甲基-1-丁醇、3-甲基-1-丁醇、吡啶和苯乙基醇等化合物，对采后甘薯黑腐病具有强效抗菌作用（Li等人，2020）。同样，S. corchorusii CG-C2产生的挥发性代谢产物对草莓炭疽病也有显著抑制作用，其中2-甲基丁酸甲酯不仅是关键的活性成分，还能保持采后果实品质（Li等人，2024）。尽管有这些积极的研究结果，但链霉菌产生的VOCs在控制猕猴桃（尤其是软腐病）方面的潜力仍需进一步探索，这表明该领域存在重要的研究空白。

在我们之前的研究中，从猕猴桃根际土壤中分离出一种具有显著生物防治潜力的Streptomyces albidoflavus SC-3菌株，其无菌滤液通过抑制B. dothidea的菌丝生长、孢子萌发和致病性表现出优异的抗菌效果（Ma等人，2025）。鉴于链霉菌属产生的多种VOCs及其作为微生物熏蒸剂的潜在价值，本研究旨在系统评估SC-3菌株产生的VOCs对B. dothidea的抗菌效果。利用无菌小麦籽粒作为基础培养基，通过优化培养参数获得了高抗菌活性的VOCs。评估了SC-3产生的VOCs对B. dothidea菌丝生长、菌核萌发和致病性的影响。通过转录组测序分析了VOCs胁迫下B. dothidea菌丝的转录谱变化，从而阐明了VOCs的潜在抗菌机制。此外，还通过GC-MS分析了VOCs的主要成分，并评估了香芹酮、3,5-二叔丁基酚和3-丁基间苯二甲酸酯等单一挥发性化合物对B. dothidea的抗菌效果。

材料来源

拮抗菌株Streptomyces albidoflavus（SC-3，GeneBank登录号PP663758）和病原体Botryosphaeria dothidea由中国贵州大学猕猴桃工程技术研究中心提供。磷酸盐缓冲液（PBS，0.1 M，pH 7.2）购自Thermo Fisher Scientific Inc.，2.5%戊二醛购自北京Solarbio科技有限公司，碘化丙啶（PI）染色溶液购自天津富宇公司

SC-3产生的VOCs抑制了B. dothidea的菌丝生长

通过使用接种了SC-3菌株的小麦籽粒培养物进行熏蒸，评估了B. dothidea菌丝生长的抑制效果。结果显示，经过3天的培养后，Bd、Bd+C和Bd+Ws处理组的菌落直径没有显著差异（分别为82.58 ± 0.52、83.25 ± 1.00、84.42 ± 0.52 mm），表明无菌小麦籽粒和活性炭均未能抑制B. dothidea的菌丝生长。

讨论

猕猴桃在储存过程中的软腐病严重限制了果实的销售和加工，造成巨大的经济损失。其中，由B. dothidea引起的腐烂最为严重（Liu等人，2026）。为了减轻软腐病对猕猴桃产业的威胁，探索环保的病害管理策略至关重要。链霉菌是天然产物的丰富来源，能够产生约100,000种生物活性化合物，包括大环内酯类

结论

本研究表明，S. albidoflavus SC-3产生的VOCs对B. dothidea具有强烈的抗菌活性，显著降低了其在猕猴桃上的致病性，从而延缓了果实的软化和腐烂。其抗菌机制包括破坏细胞壁/膜完整性、干扰能量代谢和诱导氧化损伤。值得注意的是，这些VOCs中的香芹酮在抑制B. dothidea方面起着关键作用。

作者贡献声明

李文志：撰写——原始稿件、可视化、验证、概念构思。马吉玲：软件、资源、方法学、数据整理。杨璐：软件、资源。秦虎军：软件、资源。王伟珍：撰写——审稿与编辑、形式分析。尹贤辉：监督。张珠珠：软件、资源。王炳策：软件、资源。龙友华：撰写——审稿与编辑、资金争取、概念构思

未引用的参考文献

Li和Dewey，2011；Yao等人，2025；Yue等人，2023。

数据可用性声明

本研究的数据可应要求向相应作者索取。

利益冲突声明

作者声明没有可能影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（编号32260707）、贵州省创新人才团队（CXTD [2023]015）、中国农业研究系统专项基金（CARS-26-23）以及贵州省基础研究计划（自然科学，QKHJC-ZK098-2023）的支持。