小麦赤霉病是由禾谷镰孢菌(Fusariumgraminearum)引起的一种全球性的经济病害,在湿润和半湿润的地区发生较为严重,随着全球气候变暖,病害的发生越来越严重,为害区域也在逐渐扩大。除了导致谷物品质和产量降低外,小麦赤霉病在侵染过程中还会产生一系列的单端孢霉烯毒素,其中以DON为主。DON毒素小麦赤霉病重要的致病因子,在病害扩展中起着至关重要的作用。目前防治小麦赤霉病常用的杀菌剂大多只能控制病害的蔓延,对DON毒素的合成无显著的抑制作用,而农药的不合理使用甚至会增加DON毒素的产生。井冈霉素是由放线菌产生的一种生物源抗生素,能够在β-D-糖苷酶的作用下分解生成井冈羟胺,是已知的海藻糖酶抑制剂。20世纪70年代以来,井冈霉素主要用于水稻纹枯病的防治,在小麦赤霉病上的应用还没有报道。本实验室前期药剂筛选实验结果表明,井冈霉素对禾谷镰孢菌DON毒素的生物合成具有显著的抑制作用。因此,本研究的主要的目是探究井冈霉素抑制DON毒素生物合成的作用机制。本研究发现,井冈霉素在离体条件下对禾谷镰孢菌菌丝的生长以及孢子的产生没有抑制作用,但能够有效降低菌丝体中DON毒素的合成及TRI5的表达量,证明井冈霉素能够抑制禾谷镰孢菌DON毒素的生物合成。井冈霉素是已知的海藻糖酶抑制剂,因此,我们假设井冈霉素通过抑制海藻糖酶活性降低糖酵解代谢水平,导致DON毒素合成减少。为验证这一假设,本研究识别并构建FgNTH基因缺失突变体AFgNTH及其回复体AFgNTHC。对突变体DON毒素产量及TRI5基因表达量测定的结果表明,FgNTH基因缺失后,禾谷镰孢菌DON毒素的生物合成减少,TRI5基因表达量降低,对小麦胚芽鞘和番茄果实的致病力也显著下降,证明禾谷镰孢菌中海藻糖酶基因参与调控DON毒素的生物合成。AFgNTH中海藻糖酶活性降低,海藻糖积累,说明禾谷镰孢菌中FgNTH基因参与调控海藻糖的代谢。同时,AFgNTH中葡萄糖含量降低,己糖激酶活性被抑制,丙酮酸产量也显著下降,说明FgNTH基因能够通过影响病原菌中海藻糖的代谢参与调控糖酵解途径的代谢水平。进一步对井冈霉素处理条件下2021、AFgNTH和AFgNTHC菌丝体中海藻糖酶活性、海藻糖及葡萄糖含量进行测定,结果发现,2021及△FgNTHC菌丝体中海藻糖酶活性及葡萄糖含量降低,海藻糖积累,AFgNTH中海藻糖酶活性、海藻糖及葡萄糖含量无显著变化。对己糖激酶活性及丙酮酸含量的测定具有相似的结果,说明井冈霉素能够通过抑制禾谷镰孢菌中海藻糖酶活性减少海藻糖代谢,进而影响糖酵解代谢过程。综上所述,禾谷镰孢菌中海藻糖酶参与调控TRI5基因表达及其DON毒素的生物合成。井冈霉素能够通过抑制海藻糖酶活性降低糖酵解代谢水平,导致禾谷镰孢菌中DON生物合成减少。