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稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）严重威胁全球水稻生产。为提升海洋放线菌（Streptomyces bikiniensis）HD-087 代谢产物的抗稻瘟病菌活性，研究人员用稻瘟病菌无细胞滤液诱导 HD-087，发现 96h 滤液诱导效果最佳，为开发新型抗稻瘟病抗生素提供理论依据。
在农业生产的大舞台上，水稻作为全球重要的粮食作物，其产量和质量关乎着无数人的生计。然而，稻瘟病这个 “恶魔”，正凭借着稻瘟病菌（
Magnaporthe oryzae）肆意侵袭着水稻，严重威胁全球水稻生产。它不仅能感染水稻，还将 “黑手” 伸向小麦、大麦等经济作物，被国际分子植物病理学社区列为威胁全球粮食安全的十大真菌病原体之一。
面对这一严峻挑战，科研人员一直在努力寻找有效的应对之策。链霉菌（Streptomyces）因其能合成多种具有生物活性的次生代谢产物，成为生物防治领域的 “潜力股”，有望成为对抗稻瘟病菌的有力武器。但目前针对水稻生产的链霉菌代谢产物却十分稀缺，已有的春雷霉素长期使用还可能导致病原菌产生抗药性。并且，从传统链霉菌中发现新型抗生素也愈发困难，“沉默基因” 在常规培养条件下难以表达。
在这样的背景下，黑龙江大学的研究人员挺身而出，开展了一项极具意义的研究。他们聚焦于稻瘟病菌无细胞滤液对海洋放线菌（Streptomyces bikiniensis）HD-087 次生代谢的影响，试图挖掘增强 HD-087 抗稻瘟病菌活性的新方法。经过一系列严谨的实验探究，研究取得了令人瞩目的成果。该研究成果发表在《Microbial Cell Factories》上，为抗稻瘟病研究开辟了新的方向，有望为农业生产带来新的曙光。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：一是制备稻瘟病菌无细胞滤液作为诱导剂，以及 HD-087 代谢产物；二是采用牛津杯扩散法、菌丝生长抑制试验、孢子萌发抑制试验分析诱导剂的诱导效果；三是利用 LC-MS/MS 非靶向代谢组学技术分析代谢产物；四是通过 qPCR 检测 HD-087 中 nrps 和 pks 基因的表达；五是使用酶联免疫吸附测定试剂盒测定生物素羧 ylase 的活性。
下面让我们来详细了解一下研究的具体结果：
- 诱导剂显著增强 HD-087 代谢产物的抗稻瘟病菌活性：研究发现，所有诱导剂都能使 HD-087 提前 48h 产生抗生素。其中，诱导剂 Mo-96（稻瘟病菌培养 96h 的上清液）诱导效果最佳，其诱导产生的抑菌圈直径比未诱导组大 2.96mm。在抑制稻瘟病菌菌落扩展和孢子萌发方面，诱导组的抑制率分别比未诱导组高 12.39% 和 39.6%。
- 代谢组学分析揭示诱导前后的差异：主成分分析（PCA）和偏最小二乘法判别分析（PLS-DA）表明，诱导剂和 HD-087 代谢产物在组内相似度高，组间差异显著。稻瘟病菌诱导剂不同培养时间的化合物组成差异明显，Mo-96 中多种化合物相对于 Mo-48 和 Mo-144 显著上调，如磷酸、去甲肾上腺素等。HD-087 诱导组和未诱导组的代谢产物也有显著差异，发酵 48h 时，两组有 705 种差异代谢物；96h 时，差异代谢物减少到 321 种，且上调的物质可能与诱导组抗菌活性增强有关。
- 诱导剂影响 HD-087 代谢途径和基因表达：KEGG 通路富集分析显示，稻瘟病菌诱导剂影响 HD-087 中与抗生素合成相关的多条代谢途径，如氨基酸代谢、脂质代谢等。诱导剂还增加了 HD-087 中抗菌和潜在抗菌物质的丰度，96h 时，有 16 种已知抗菌活性的代谢物上调，25 种潜在抗菌活性的代谢物在诱导组中丰度增加。此外，诱导剂影响了 HD-087 中与抗生素合成上游代谢途径相关的代谢物丰度，如脂肪酸代谢、三羧酸（TCA）循环和氨基酸生物合成途径。qPCR 分析表明，诱导剂 Mo-96 显著上调 HD-087 中 nrps 基因的表达，在 96h 时上调幅度最大，为 9.92±0.51 倍；pks 基因表达呈波浪式变化，48h 和 144h 上调，96h 下调 。诱导剂对 nrps 基因的激活作用强于 pks 基因。随着培养时间延长，生物素羧 ylase 活性先升后降，诱导组在 48h 时酶活性最大，比未诱导组高 26.63%，表明稻瘟病菌诱导剂可影响 HD-087 的初级代谢，进而影响抗生素等次级代谢产物的产生。
综合研究结果和讨论部分，这项研究意义重大。它证实了利用稻瘟病菌及其代谢产物作为诱导剂来提高 HD-087 抗生素合成能力的可行性，为挖掘生物防治剂提供了新策略。研究发现的信号分子，如磷酸和去甲肾上腺素，在激活链霉菌次级代谢中起关键作用，为进一步研究抗生素合成调控机制提供了方向。此外，研究还揭示了诱导剂对 HD-087 初级代谢和次级代谢的影响，为理解微生物代谢调控网络提供了新视角。不过，研究也存在一定局限性，如代谢组学在分析高分子量物质时存在不足。后续研究可进一步分析诱导剂对细胞外代谢产物的影响，为利用稻瘟病菌无细胞滤液诱导链霉菌产生抗稻瘟病物质提供更坚实的理论基础。
