海南大学刘铜教授团队揭示木霉利用热带农业废弃物木薯皮渣生产生物农药的重要机制

        近日，海南大学植物保护学院刘铜教授团队在国际权威学术期刊Industrial Crops and Products（中科院一区，IF=6.449）上发表研究论文“The unique sugar conversion and complex CAZyme system of Trichoderma brev T069 during solid-state fermentation of cassava peel”。课题组前期发现Trichoderma brev T069可利用木薯皮渣固体发酵产生高含量的木霉孢子粉用于植物病害的防治，但是对该固体发酵过程的机制并不清楚。本研究在此基础上，发现Trichoderma brev T069在利用木薯皮渣固体发酵时采用一种“先借-后还”的糖转化方式，在发酵前3天木霉首先从木薯皮渣中吸收果糖用于菌丝快速生长，随后空间和养分的胁迫促使Trichoderma brev T069在第3天开始产孢，同时分泌水解酶和高水平的β-葡萄糖苷酶（1196.05 IU/g）降解木薯皮大分子碳水化合物，释放葡萄糖和纤维二糖，最终葡萄糖的产量为99.56 mg/g，约10%的生产率（图1）。

图 1 木薯皮不同发酵阶段提取物的糖组成及含量

图2 CAZyme作用于不同底物的表达丰度

　　另外，通过Lable Free蛋白组学探索了碳水化合物水解酶之间降解木薯皮渣（图2）的协同作用机制，发现Trichoderma brev T069在发酵早期以产生半纤维素酶、木质素降解酶和果胶酶为主，后期产生淀粉酶和纤维素酶，这些水解酶与木薯皮渣相互作用，使得木薯皮渣的主要成分被降解成低聚寡糖（图3）。研究发现了Trichoderma brev T069在发酵过程产生丰富的碳水化合物水解酶和有趣的糖转化方式（图4）。

图3. Trichoderma brev T069在发酵不同阶段蛋白相互作用网络和途径分析

图4：Trichoderma brev T069利用木薯皮渣发酵过程中的丰富碳水化合物水解酶和独特的糖转化方式

　　近一年该团队（热带作物重要病害微生态制剂开发与利用）在国际Top性期刊上连续发表学术论文7篇，累计影响因子42，围绕木霉孢子粉生产成本高、产率低、不耐高温等产业上卡脖子问题开展工作，其中科技成果转化4项，开发了木霉相关的微生物制剂，其产品维护土壤和植物健康，提质增产和减肥增效作用，服务了农用微生物产业和绿色农业的发展。已毕业的硕士研究生张成和林润茂副研究员为该论文的第一作者和共同第一作者，刘铜教授为论文的通讯作者，项目获河南省重大科技专项（221100110700）和海南大学世界一流学科建设经费项目资助。

（审核：缪卫国）

植保学院在IF=8.025，中科院Top一区期刊发文：解析橡胶树白粉菌线粒体的适应性进化模式

        白粉病是一种世界性植物病害，超过9000种双子叶植物和650种单子叶植物容易感染白粉菌。白粉病感染部位会覆盖一层白色粉末，对农业和园艺作物造成巨大损失。白粉病由白粉菌侵染引起，Erysiphe是最大的白粉菌属。天然橡胶是重要战略资源，也是海南省重要农业支柱产业。橡胶树白粉病是橡胶树最重要的叶部病害之一，主要危害橡胶树幼嫩的茎、芽、叶和花序，大流行年会严重影响天然橡胶的产量。本研究报道了橡胶树白粉菌（Erysiphe quercicola）线粒体基因组适应性进化模式，在线发表于国际知名期刊International Journal of Biological Macromolecules （影响因子8.025，中科院Top一区期刊）。

　　本研究构建了适用于大型线粒体基因组组装的迭代策略（MLIA），并以此首次完成橡胶树白粉菌线粒体基因组的组装（基因组大小190,599 bp，GC含量33.9%，重复序列11.9%）。蛋白编码基因除dpo由N链编码外，其它所有基因均由J链编码。相比与一般子囊菌线粒体，橡胶树白粉菌线粒体基因组大小发生明显的扩张。不同于白粉菌核基因组基于转座子机制的扩张方式，线粒体通过在蛋白编码基因中插入大量内含子完成基因组的扩张。橡胶树白粉菌线粒体含有60个内含子，其中cox1基因更是含有17个内含子，占据基因总长度的96%。通过Erysiphe白粉菌线粒体基因组比较，发现线粒体内含子存在明显的种间gain/loss事件，这是白粉菌线粒体进化的重要特征之一。进一步发现相比于其它寄生方式子囊菌，Erysiphe白粉菌蛋白编码基因选择压力存在两极化分布。该研究率先提出子囊菌线粒体蛋白编码基因存在两种明显差异的进化模式，加深了对白粉菌寄生方式适应性进化的理解，也为真菌线粒体基因组进化及群体研究提供新的视角。

　　海南大学植物保护学院2020级硕士研究生纪晓贝为本论文第一作者，李志刚副教授担任通讯作者，缪卫国教授指导该研究。2021级硕士研究生田野，刘文波副教授，林春花教授，中国科学院遗传与发育生物学研究所贺飞研究员，中国农业大学植物保护学院杨俊教授参与该研究。该研究为科技部重点领域创新团队—“橡胶树重大病害灾变机制与绿色防控”创新团队研究成果，也是热带农林生物灾害绿色防控教育部重点实验室近期取得的一系列重要成果之一。

　　李志刚副教授（博、硕士生导师）多年从事植物真菌病害功能基因组与生物信息学研究，基于多组学大数据挖掘和理解病原物/寄主互作机制。相关研究发表于Frontiers in Plant Science，New Phytologist，Phytopathology，Plant Disease， mSystems，PLoS Genetics，Amino Acids等期刊。目前主要针对热区橡胶树重要真菌病害展开研究。

        https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141813023000211

（审核：刘铜）

喜讯：植保学院“儋州入侵生物海南省野外科学观测研究站”被认定为首批海南省野外科学观测研究站之一

        2023年1月6日，海南省科学技术厅发布了《海南省科学技术厅关于设立首批海南省野外科学观测研究站的公示》：根据《海南省野外科学观测研究站管理暂行办法》（琼科规〔2022〕8号），省科技厅组织专家对申请海南省野外科学观测研究站的单位进行评审认定，经专家评审、厅务会、厅党组会审议决策，海南大学植保学院“儋州入侵生物海南省野外科学观测研究站”被认定为首批海南省野外科学观测研究站之一。

儋州入侵生物海南省野外科学观测研究站简介

　　海南省入侵生物监测——儋州野外观察站依托海南大学植物保护学院，历经60余年，拥有开展热带外来有害生物病、虫、杂草等的监测与预警等方面研究的强大科研队伍，具备国家级、省部级多种科研平台，近年来拥有科技部、农业部、海南省等各类在研项目100多项，科研经费4000多万元。监测站成员长期从事海南热带有害生物的调查、监测及风险评估等方面的研究，在热带作物病虫害的田间调查、风险分析、预测预报方面有较强的科研基础，相关研究技术已经运用在橡胶树、热带水果、瓜菜等作物病虫害的监测上，掌握了热区或者全岛病虫害发生的一手资料，不仅为保障海南自贸港生物安全提供坚实的后盾，同时也在当地热带农业入侵生物防控等卡脖子问题的解决过程中发挥智囊团的作用，服务于热带农业生产的高效安全发展。

儋州野外观测站主要试验观测仪器及物联网大数据平台

（文：谢佳

审核：刘铜  缪卫国）