香蕉是世界范围内的大宗水果，也是我国重要的南方特色水果。冠腐病是香蕉采后主要病害之一。层出镰刀菌（Fusarium proliferatum）是引起香蕉冠腐病的主要病原菌之一，并产生伏马毒素，威胁人类健康。目前对伏马毒素的研究主要集中在生物合成调控和脱毒方面，对伏马毒素的生物学意义，尤其是在病原菌与宿主互作过程中的作用还缺乏研究。

研究人员围绕层出镰刀菌在侵染水果过程中，伏马毒素生物合成对氧化胁迫的响应开展研究，发现过氧化氢（H2O2）处理能够促进层出镰刀菌内源活性氧积累，对病原菌造成氧化胁迫。扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）发现H2O2处理抑制层出镰刀菌菌丝生长和产孢量；进一步研究发现H2O2处理提高了伏马毒素FB1的生物合成。H2O2处理可能通过调节ROS相关基因和伏马毒素基因簇（FUM）的表达，增加层出镰刀菌内源ROS和FB1的产生。重要的是，H2O2处理抑制了层出镰刀菌在香蕉果实上的生长，但诱导了香蕉果皮中H2O2和FB1积累；反之，H2O2清除剂（过氧化氢酶，CAT）处理香蕉，促进了层出镰刀菌的生长，降低香蕉果皮中H2O2和FB1积累，表明伏马毒素生物合成与层出镰刀菌氧化胁迫响应密切相关。通过基因敲除技术，构建ΔFpFUM21菌株，发现突变菌株产毒能力显著下降，对ROS更敏感，且对香蕉果实的致病力显著降低。这些结果从病原菌角度阐明伏马毒素参与层出镰刀菌氧化胁迫应答的机制，证实伏马毒素生物合成能够增强层出镰刀菌对氧化应激的耐受性，从而在侵染香蕉果实过程中发挥重要作用。研究结果进一步明确伏马毒素是层出镰刀菌侵染香蕉果实的致病因子，从真菌毒素生物学作用的角度揭示了水果采后真菌病害发生机制。

图1. 伏马毒素B1与氧化胁迫应答相关，并促进层出镰刀菌对香蕉果实的侵染

研究结果以“Fumonisin B1 Biosynthesis Is Associated with Oxidative Stress and Plays an Important Role in Fusarium proliferatum Infection on Banana Fruit”为题发表在Journal of Agricultural and Food Chemistry（IF5年：6.048，中科院1区）期刊上，文章链接：https://doi.org/10.1021/acs.jafc.3c00179。该研究得到了中国科学院青年创新促进会项目（2020343）的支持。中科院青促会会员、硕士生导师李涛涛副研究员(第10批会员)为本文通讯作者。论文第一作者为华南植物园在读博士研究生谢丽红。中科院华南植物园为第一单位和通讯作者单位。

李涛涛副研究员主要以南方特色水果为研究对象，致力于水果采后品质劣变的生物学基础及控制机制研究。近期围绕水果采后真菌病害发生及控制机制、真菌毒素生物学意义开展研究，利用生理生化、分子生物学、遗传学等方法，取得一系列进展，以第一或通讯作者在Journal of Agricultural and Food Chemistry（2023，中科院1区）、Food Chemistry（2023，中科院1区）、Critical Reviews in Microbiology（2022，IF5年：10.269）、Postharvest Biology and Technology（2022，中科院1区）、International Journal of Biological Macromolecules（2021，2022，中科院1区）、Microbiological Research（2022）、Environmental Pollution（2021，IF5年：10.366，TOP期刊）等期刊发表多篇高水平论文，以第一发明人申请2项国家发明专利，为发掘控制水果采后病害关键技术和保障食品安全提供理论支撑。

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