近日，中国农业科学院植保所植物病害生物防治创新团队在国际知名期刊《农业与食品化学杂志（Journal of Agricultural and Food Chemistry）》在线发表了题为“Identification of Fcl-29 as an effective antifungal natural product against Fusarium graminearum and combinatorial engineering strategy for improving its yield”的研究论文。该论文在昆虫病原线虫共生细菌的发酵培养物中鉴定到了对小麦赤霉病有高效防控作用的微生物天然产物—Fabclavine-29 （Fcl-29）。
由禾谷镰孢菌（ Fusarium graminearum ）引发的赤霉病（Fusarium heal blight）是小麦生产中重大的真菌病害，在全球范围内广泛流行。该病害不仅造成小麦产量和品质的降低，还会产生呕吐毒素等真菌毒素，对人畜健康产生巨大威胁，目前已被我国农业农村部列入《一类农作物病虫害名录》。因可推广的高抗赤霉病小麦种质资源较为匮乏，化学农药仍是当前防治赤霉病的主要措施，亟需开发能有效防控小麦赤霉病且对环境友好的新型生物源农药。
本文首先以禾谷镰孢菌为靶标，对59株致病杆菌（ Xenorhabdus spp . ）的发酵培养物进行了抑菌活性筛选，获得了抑菌效果最好的菌株XBD14。通过对XBD14菌株基因组数据分析，挖掘到13个生物合成基因簇（BGC），对这些BGC的核心基因进行敲除，阻断对应天然产物的合成，并进行抑菌活性监测，从而鉴定到XBD14主效抑菌天然产物的BGC—Region 13。为了进一步明确主效抑菌天然产物的化学结构，作者使用单一基因簇激活策略结合LC?MS/MS分析，鉴定了主效抑菌天然产物—Fcl-29。田间试验表明抗菌天然产物Fcl-29对小麦赤霉病的防效较高且稳定，具备开发为新型生物源农药的潜力。为了降低生产成本，推进新型生物源农药的开发，作者采用了遗传改造与发酵工程相结合的策略，将Fcl-29产量提升34倍。该成果为防治小麦赤霉病等作物真菌病害提供了新的资源，也为新型生物源农药的开发奠定了基础，有望推动小麦赤霉病的绿色、高效防控。
“中国农业科学院植保所与比利时列日大学合作办学项目”博士研究生李琲琲为本论文第一作者，李广悦研究员为通讯作者。本研究工作得到了中国农业科学院科技创新工程项目和国家自然科学基金项目（No.31972327）的资助。
全文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jafc.2c09012
日期：2023-04-10
