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核农学报2024,38（3）：0443~0454

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JournalofNuclearAgriculturalSciences

文章编号：1000-8551(2024)03-0443-12

多组学分析揭示三七镰刀菌属致病菌的生物学差异

张丽燕聂红艳闻进蕊廖洪新凌翠琼徐福荣董鲜

（云南中医药大学中药学院，云南昆明650500)

摘要：镰刀菌属病原菌是三七根腐病的主要病原菌。为探究不同种镰刀菌之间产生生物学差异的机

制，本研究结合多组学数据，对尖孢镰刀菌（Fusariumoxysporium）、层出镰刀菌（Fusariumproliferatum）和

腐皮镰刀菌（Fusariumsolani）的生物学特性进行分析。采用马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)培养基培养菌株，

同时对孢子萌发率、菌丝生长、孢子产量及致病力进行测定，并采用广泛靶向代谢组学和转录组学，对尖

孢镰刀菌、层出镰刀菌和腐皮镰刀菌3种镰刀菌9个样本进行转录组高通量测序及代谢物分析，比较镰

刀菌属不同种间的差异表达基因（DEGs）和差异代谢物（DAMs），并结合CO和KEGG数据库对DEGs和

DAMs进行功能注释和代谢通路分析。结果显示，孢子萌发率表现为：尖孢镰刀菌层出镰刀菌腐皮镰

刀菌；菌丝生长及孢子产量表现为：尖孢镰刀菌层出镰刀菌腐皮镰刀菌；致病力表现为：尖孢镰刀菌

腐皮镰刀菌层出镰刀菌。DAMs分析结果表明，氨基酸类化合物是主要的差异代谢物，其成分和含量

的差异是造成这3种镰刀菌生长差异的主要因素。转录组数据结果显示，不同种镰刀菌中的DEGs功能

主要与核糖体和氧化磷酸化相关。本研究结果为三七镰刀菌属根腐病害的防控提供了理论依据。

关键词：三七；根腐病；代谢组；转录组；氨基酸

D0I:10.11869/j.issn.1000-8551.2024.03.0443

三七[Panaxnotogineseng（Burk.）F.H.Chen]是（Cylindrocarpondestructans）及双孢柱孢菌（Cylindrocarpon

我国传统名贵中药材，为五加科多年生草本植物，具化didynum)等病原菌群引起。文增叶等[报道尖孢镰

瘀止血、补血活血定痛的功效]。三七喜温暖、阴暗潮刀菌（F.oxysporium）是引起三七苗期根腐病的病原真

湿的生长环境，而这种特殊的生长环境有利于病原菌菌。本课题组前期从三七的腐烂根部分离出了尖孢

生存，使得三七易受到各种病害的侵染[2]。引起三七镰刀菌（F.oxysporium）、层出镰刀菌（F.proliferatum）、

发病的病原种类较多，包括真菌、细菌和线虫等，但以腐皮镰刀菌（F.solani），结合科赫氏法则确定这3种镰

真菌为主要病原[3-4]。据报道，三七常见病害中以黑斑刀菌均可以引发三七根腐病的发生[12]。目前对三七

病、疫病、灰霉病、圆斑病和根腐病的发生较为常见，尤

根腐病致病机制的研究多集中在病原菌的分离鉴定

其以根腐病的危害最为严重[5-6]

及转录组分析上，而对其代谢组的研究报道较少。鉴

镰刀菌属（Fusarium）病原菌是自然界中广泛存在

于此，本研究通过对3个不同种镰刀菌的菌丝进行转

的致病菌之一，能够侵染并引发多种作物病害的发生，

从而导致严重的经济损失[7]。研究发现镰刀菌属类录组和代谢组的测序鉴定，对3个镰刀菌不同种的差

异表达基因和差异积累代谢物进行分类、功能注释和

病原菌可从根部侵染植株维管束系统，利用菌丝附

着于主根表面并定殖于植株根部，继而延伸发育形富集分析，旨在了解镰刀菌不同种的基因表达模式和

成菌丝网络，导致植株地上部发病[8-9]。大量研究代谢特征，初步探究氨基酸类代谢物在镰刀菌不同种

表明，三七根腐病的发生由多种病原真菌共同作用中的差异表达情况，揭示其对三种镰刀菌之间菌丝生

导致。缪作清等[10)报道三七根腐病由尖孢镰刀菌