假单胞菌源amphisin与鼠李糖脂的抗真菌及抑制霉菌毒素活性研究

《Scientific Reports》：Antifungal activity and mycotoxin-inhibiting potential of amphisin and rhamnolipids from Pseudomonas strains

本研究针对化学杀菌剂滥用导致的真菌耐药性及农产品霉变问题，系统探究了假单胞菌源生物表面活性剂amphisin和鼠李糖脂对8种植物病原真菌的抑制作用。结果表明，两种生物表面活性剂可显著抑制 Aspergillus versicolor、Penicillium verrucosum 等真菌生长，并将 sterigmatocystin 产量降低89%-99%。该研究为开发绿色农业防护剂提供了新策略，对保障粮食安全具有重要意义。

　　

在全球粮食安全面临严峻挑战的背景下，由病原真菌引起的作物病害导致每年高达20%的产量损失，足以养活6亿人口。更严重的是，某些腐生真菌不仅侵染免疫缺陷宿主，其产生的霉菌毒素如sterigmatocystin（STC）作为强致癌物aflatoxin的前体，对农产品质量安全构成重大威胁。当前农业依赖的化学杀菌剂因毒性残留和耐药性问题日益突出，亟需开发环境友好型替代方案。

在这一背景下，波兰弗罗茨瓦夫环境与生命科学大学的Dominika Ciurko团队在《Scientific Reports》发表了关于假单胞菌源生物表面活性剂抗真菌特性的创新研究。该工作首次系统评估了脂肽类amphisin和糖脂类鼠李糖脂对 Aspergillus、Penicillium、Botrytis 等8种重要植物病原真菌的抑制效果，并深入探究了其对STC生物合成的干扰机制。

研究团队运用发酵工程与色谱纯化技术，分别利用黑孜然饼渣（amphisin生产）和玉米浆与糖蜜（鼠李糖脂生产）等食品工业副产物作为基质，通过Amberlite XAD-2吸附色谱和C18固相萃取技术获得高纯度生物表面活性剂。采用平板抑制法测定抑菌率，并通过HPLC（高效液相色谱法）定量分析STC含量。所有实验菌株均来自德国微生物菌种保藏中心（DSMZ）等国际保藏机构，确保菌种溯源可靠性。

Biosurfactants productivity and rhamnolipids profile

通过优化发酵工艺，Pseudomonas fluorescens DSS73产的amphisin浓度达16.22±0.25 g/L，而Pseudomonas aeruginosa #112产的鼠李糖脂产量为1424±26 mg/L。色谱-质谱联用（LC-MS-IT-TOF）分析显示鼠李糖脂包含8种同系物，其中单鼠李糖脂Rha-C₁₀-C₁₀占比最高（45.29%），双鼠李糖脂Rha-Rha-C₁₀-C₁₀占26.18%，单双鼠李糖脂比例为38.41:61.59。

Antifungal activity of biosurfactants against filamentous fungi

amphisin在0.5 g/L浓度下对 Aspergillus nidulans DSM 820 的抑制率在72小时达25.96%，而对 Aspergillus versicolor DSM 1943 在0.3 g/L浓度下120小时抑制率高达56.08%。值得注意的是，两种生物表面活性剂的抑菌效果均随培养时间延长而减弱，例如对 Penicillium verrucosum DSM 12639 的抑制率从72小时的100%降至312小时的30-35%，研究者推测可能与真菌产生降解酶或膜结构适应性改变有关。

鼠李糖脂表现出更显著的抑菌效果，在3 g/L浓度下对 A. nidulans DSM 820 的72小时抑制率达86.86%。尤其值得注意的是，对 Monilinia fructigena IOR 2138 的抑制效果可持续至312小时，抑制率仍维持在39.42%-42.20%，显示其具有长效抑制特性。

在作用机制方面，研究指出生物表面活性剂可能通过破坏菌丝细胞壁完整性、诱导活性氧（ROS）爆发、干扰三羧酸循环中的琥珀酸脱氢酶（SDH）和苹果酸脱氢酶（MDH）活性等多途径协同发挥抑菌作用。对 Colletotrichum coccodes DSM 62126 虽未观察到显著菌丝抑制，但amphisin处理明显延迟了孢子形成过程（图2）。

Effect of biosurfactants on sterigmatocystin production

最具应用价值的发现是两种生物表面活性剂对STC合成的显著抑制。在 A. versicolor DSM 1943 培养中，3 g/L鼠李糖脂使STC产量从3770±98 ng/mL降至23±7 ng/mL，抑制率达99.39%；而0.5 g/L amphisin也可实现94.35%的抑制率。类似效果在 A. nidulans DSM 820 培养中得到验证。研究者借鉴Rodrigues等人对aflatoxin抑制机制的研究，推测鼠李糖脂可能通过下调STC生物合成通路关键基因表达实现抑制作用。

该研究证实假单胞菌源生物表面活性剂不仅能有效控制多种植物病原真菌，更重要的是可通过抑制霉菌毒素合成实现"双重防护"。相较于化学杀菌剂，这些生物制剂具有可生物降解、环境兼容性好、可利用工农业废料生产等优势。研究者建议未来重点开展制剂稳定性、田间应用模式及与现有农艺措施的整合研究，以推动其在实际农业生产中的应用。

这项工作为绿色农业保护提供了新思路，通过将废弃物转化为高附加值生物防治剂，既降低了生产成本，又实现了农业废弃物的资源化利用，在保障粮食安全与促进循环农业方面展现出广阔前景。