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甘蔗类钙调素ScCML13与SCMV运动蛋白P3N-PIPO的互作研究

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作物学报 2024年第7期50卷 1855-1866页

作者：玉泉馨杨宗桃张海程光远焦文迪曾康罗廷绪黄国强王璐徐景升福建农林大学/农业农村部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室/国家甘蔗工程技术研究中心/教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室福建福州350002

类钙调素(Calmodulin-like,CML)是植物特有的钙信号感受器蛋白之一,参与植物生长发育和响应外界环境信号转导。甘蔗(Saccharum ***)中CML应答甘蔗花叶病毒(Sugarcane mosaic virus,SCMV)侵染尚未见报道。本研究从甘蔗热带种Badila(***)... 详细信息

类钙调素(Calmodulin-like,CML)是植物特有的钙信号感受器蛋白之一,参与植物生长发育和响应外界环境信号转导。甘蔗(Saccharum ***)中CML应答甘蔗花叶病毒(Sugarcane mosaic virus,SCMV)侵染尚未见报道。本研究从甘蔗热带种Badila(***)中克隆了一个CML基因,命名为ScCML13。该基因开放读码框(open reading frame,ORF)长度为519 bp,编码172 aa。生物信息学分析表明,ScCML13属于稳定的亲水脂溶蛋白,无跨膜结构域,有4个结合Ca2+的EF-hand结构域;系统进化树分析表明,该蛋白在单子叶和双子叶植物中及单子叶C3和C_(4)植物中具有明显分化;酵母双杂交(yeast two-hybrid,Y2H)和双分子荧光互补(bimolecular fluorescence complementation,BiFC)试验表明,ScCML13与SCMV的运动蛋白P3N-PIPO互作。亚细胞定位试验表明ScCML13定位于内质网和细胞核。共定位试验发现ScCML13会干扰SCMV-P3N-PIPO的质膜(plasma membrane)或胞间连丝(plasmodesmata)定位。实时荧光定量PCR(Real Time Quantitative PCR,RT-qPCR)分析发现,ScCML13基因主要在甘蔗叶片中表达,在节间和根中的相对表达量低;ScCML13基因在感染SCMV后2 h显著上调,随后下调至与对照组相比的水平,而在感染后期上调。

关键词：类钙调素甘蔗花叶病毒 P3N-PIPO 蛋白互作

L-甲硫氨酸和L-半胱氨酸混合液对抗二氯喹啉酸孔雀稗生长、生理和乙烯信号途径相关基因表达的影响

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农药学学报 2024年第1期26卷 123-131页

作者：汪鹏周浪赵义林熠斌姚明王向磊宋圆圆福建农林大学农学院作物遗传育种与综合利用教育部重点实验室福州350002 福建农林大学作物生物技术福建省高校重点实验室福州350002 福建农林大学闽台作物生物育种农业农村部重点实验室福州350002 山东京卫制药有限公司山东泰安271000

除草剂二氯喹啉酸长期使用已导致部分稗草出现高水平抗药性,氨基酸在植物代谢中发挥着重要作用。本研究以抗二氯喹啉酸的孔雀稗Echinochloa crus-pavonis为试材,研究了在500μmol/L二氯喹啉酸胁迫下,外源添加200、400、600和800μmol/L... 详细信息

除草剂二氯喹啉酸长期使用已导致部分稗草出现高水平抗药性,氨基酸在植物代谢中发挥着重要作用。本研究以抗二氯喹啉酸的孔雀稗Echinochloa crus-pavonis为试材,研究了在500μmol/L二氯喹啉酸胁迫下,外源添加200、400、600和800μmol/L系列浓度的L-甲硫氨酸和L-半胱氨酸的等摩尔浓度混合液处理,对抗性型孔雀稗生长、抗氧化酶和解毒酶活性以及乙烯生物合成及氰化物解毒相关基因表达的影响。结果表明:在没有除草剂胁迫时,上述氨基酸混合液处理对抗性孔雀稗生长无显著影响,对其超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性也没有影响,仅600和800μmol/L氨基酸混合液处理可显著抑制多酚氧化酶(PPO)活性;而在500μmol/L的二氯喹啉酸胁迫下,氨基酸混合液预处理对抗性稗草的生长存在低浓度促进高浓度抑制现象,同时,随着氨基酸混合液浓度升高,稗草抗氧化酶(SOD、CAT、PPO)及解毒酶谷胱甘肽S-转移酶(GSTs)活性整体表现为逐渐降低趋势,而过氧化物酶(POD)活性则逐渐升高。此外,外源添加L-甲硫氨酸和L-半胱氨酸混合液处理显著激活了乙烯信号途径,乙烯信号途径1-氨基环丙烷基-1-羧酸(ACC)合成酶基因、ACC氧化酶基因以及与氰化物解毒相关的β-氰丙氨酸合成酶基因EC_CAS均随着氨基酸混合液浓度的升高而上调表达,其中600和800μmol/L混合液预处理强烈诱导了所有5个测试基因的表达水平。本研究发现,外源施加L-甲硫氨酸和L-半胱氨酸混合液可通过影响植物乙烯信号途径而调控稗草对除草剂二氯喹啉酸的抗性,对降低稻田中除草剂的施用量以及减缓稗草对二氯喹啉酸抗性的产生和发展均有重要意义。

关键词：孔雀稗除草剂抗性二氯喹啉酸氨基酸酶活性乙烯信号途径

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甘蔗类钙调素CML13与SCMV运动蛋白P3N-PIPO的互作研究

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作物学报 2024年

作者：玉泉馨杨宗桃张海程光远焦文迪曾康罗廷绪黄国强王璐徐景升福建农林大学/农业农村部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室/国家甘蔗工程技术研究中心/教育部作物遗传育种与综合利用重点实验室

类钙调素(Calmodulin-like， CML)是植物特有的钙信号感受器蛋白之一，参与植物生长发育和响应外界环境信号转导。甘蔗(Saccharum spp. hybrid)中CML应答甘蔗花叶病毒(Sugarcane mosaic virus， SCMV)侵染尚未见报道。本研究从甘蔗热带... 详细信息

类钙调素(Calmodulin-like， CML)是植物特有的钙信号感受器蛋白之一，参与植物生长发育和响应外界环境信号转导。甘蔗(Saccharum spp. hybrid)中CML应答甘蔗花叶病毒(Sugarcane mosaic virus， SCMV)侵染尚未见报道。本研究从甘蔗热带种Badila (S. officinarum)中克隆了一个CML基因，命名为ScCML13。该基因开放读码框(open reading frame， ORF)长度为519 bp，编码172 aa。生物信息学分析表明，ScCML13属于稳定的亲水脂溶蛋白，无跨膜结构域，有4个结合Ca2+的EF-hand结构域；系统进化树分析表明，该蛋白在单子叶和双子叶植物中及单子叶C3和C4植物中具有明显分化；酵母双杂交(yeast two-hybrid， Y2H)和双分子荧光互补(bimolecular fluorescence complementation， BiFC)试验表明，ScCML13与SCMV的运动蛋白P3N-PIPO互作。亚细胞定位试验表明ScCML13定位于内质网和细胞核。共定位试验发现ScCML13会干扰SCMV-P3N-PIPO的质膜(plasma membrane)或胞间连丝(plasmodesmata)定位。实时荧光定量PCR (Real Time Quantitative PCR， RT-qPCR)分析发现，ScCML13基因主要在甘蔗叶片中表达，在节间和根中的相对表达量低；ScCML13基因在感染SCMV后2 h显著上调，随后下调至与对照组相比的水平，而在感染后期上调。

关键词：类钙调素甘蔗花叶病毒 P3N-PIPO 蛋白互作

盐胁迫下大豆抗感品种根系微生物群落结构分析

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河南农业大学学报 2024年第1期58卷 59-68页

作者：陈昕宇张真张早立宋圆圆曾任森卢龙福建农林大学农学院作物遗传育种与综合利用教育部重点实验室福建福州350002

【目的】探究盐胁迫下大豆根系微生物群落结构变化及耐盐大豆的根系微生物群落结构特征。【方法】以2种耐盐性不同的大豆品种科丰1(盐敏感)和南农1183-2(耐盐)为试验材料,通过盆栽种植,盐胁迫(120 mmol·L^(-1)NaCl)处理,利用16S扩增子... 详细信息

【目的】探究盐胁迫下大豆根系微生物群落结构变化及耐盐大豆的根系微生物群落结构特征。【方法】以2种耐盐性不同的大豆品种科丰1(盐敏感)和南农1183-2(耐盐)为试验材料,通过盆栽种植,盐胁迫(120 mmol·L^(-1)NaCl)处理,利用16S扩增子测序技术对其根系微生物组进行高通量测序。【结果】门一级水平上2种大豆优势菌门均为变形菌门Proteobacteria,属水平上不同大豆不同条件下的优势菌属各不相同。盐胁迫条件下,盐敏感品种根系微生物优势菌属组成无较大改变,耐盐品种根系中,根系促生菌(PGPB)假单胞菌属Pseudomonas丰度所占比例明显上升。共现性网络分析表明,盐胁迫条件下变形菌门为维持根系微生物多样性做出了最大贡献。对大豆根系微生物组的功能预测表明,耐盐大豆根际微生物在脂类以及氨基酸代谢途径等方面优于盐敏感大豆。【结论】盐胁迫下2种大豆根系微生物的多样性发生改变,假单胞菌属是盐胁迫条件下耐盐大豆根系微生物的优势菌属,大豆根际的假单胞菌属或可成为盐胁迫下大豆栽培及土壤改良的可利用资源。

关键词：大豆盐胁迫根系微生物微生物多样性假单胞菌属

纳米TiO2负载盐酸莫西沙星体系的构建及其抗菌效果评价

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农业生物技术学报 2024年第2期32卷 484-492页

作者：黄晗晔郭雪萍徐佳微李倩倩蔡鑫铠关雄潘晓鸿福建农林大学闽台作物有害生物生态防控国家重点实验室/生物农药与化学生物学教育部重点实验室

盐酸莫西沙星(moxifloxacin hydrochloride, MOX)是临床上广泛使用的喹诺酮类广谱抗菌药物，为探究纳米载体对其抗菌作用的影响，本研究利用表面吸附作用将MOX负载到纳米二氧化钛(titanium dioxide, TiO2)上，分析了纳米Ti O2-MOX的化... 详细信息

盐酸莫西沙星(moxifloxacin hydrochloride, MOX)是临床上广泛使用的喹诺酮类广谱抗菌药物，为探究纳米载体对其抗菌作用的影响，本研究利用表面吸附作用将MOX负载到纳米二氧化钛(titanium dioxide, TiO2)上，分析了纳米Ti O2-MOX的化学表征及其对大肠杆菌(Escherichia coli)的抗菌活性和细胞病理学。纳米TiO2与MOX以物理包埋的形式结合，随着处方中纳米TiO2的含量从0.5 mg增加到1.0 mg，载药量增加了约20%，包封率增加了约40%，纳米TiO2-MOX中的纳米TiO2能帮助其有效成分MOX释放。合成的纳米TiO2对大肠杆菌具有一定的抗菌效果(抗菌率为22.8%)，经纳米TiO2负载后的MOX对大肠杆菌的抗菌率由负载前的28.0%提高到73.4%。细胞病理学显微观察发现，MOX对大肠杆菌细胞膜的破坏不明显，纳米TiO2和纳米TiO2负载后的MOX可造成细胞膜明显破坏，进而造成菌体失活。本研究中合成的纳米TiO2负载MOX后表现出了较好的载药和释放效果，且显著提高了MOX的抗菌活性，为今后纳米TiO2作为药物载体用于临床更深层次的研究提供了科学依据。

关键词：纳米TiO2 药物载体盐酸莫西沙星(MOX) 抗菌活性

生物炭用量对烟草青枯病及土壤细菌群落的影响

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核农学报 2024年第6期38卷 1186-1195页

作者：潘美清唐莉娜吴长征杨铭榆张汴泓黄锦文王成己作物遗传育种与综合利用教育部重点实验室/作物生态与分子生理学福建省高校重点实验室/福建农林大学农学院福建福州350002 福建省烟草专卖局烟草科学研究所福建福州350003 福建省农业科学院资源环境与土壤肥料研究所/福建省红壤山地农业生态过程重点实验室福建福州350013

为探究生物炭用量对烟草青枯病发生及土壤细菌群落结构和功能的影响,以植烟病圃土壤为研究对象,设置5个炭/土比0、1.5%、3.0%、4.5%、6.0%(记为TS0、TS15、TS30、TS45、TS60)的盆栽试验,研究烤烟青枯病发病情况、土壤农化性状、细菌群... 详细信息

为探究生物炭用量对烟草青枯病发生及土壤细菌群落结构和功能的影响,以植烟病圃土壤为研究对象,设置5个炭/土比0、1.5%、3.0%、4.5%、6.0%(记为TS0、TS15、TS30、TS45、TS60)的盆栽试验,研究烤烟青枯病发病情况、土壤农化性状、细菌群落结构与功能。结果表明,生物炭可有效减轻烟草青枯病发病情况,以炭/土比3.0%效果最佳。生物炭处理均可显著增加土壤pH值及有机质含量、改善土壤养分比例。冗余分析(RDA)结果表明,土壤pH值及养分是影响烟草青枯病的重要因子,提升土壤pH值及养分含量可有效减轻青枯病发生程度。进一步分析发现,生物炭可提高土壤细菌Alpha多样性,与对照相比,炭/土比1.5%~6.0%处理Chaol指数提高了8.24%~26.50%,变形菌门丰度分别增加了2.28、9.70、5.40、5.28个百分点,而酸杆菌门丰度分别降低了5.48、7.05、8.09、7.06个百分点。表型预测结果表明,生物炭可通过提高变形菌门丰度及降低酸杆菌门丰度来减少潜在致病菌丰度;与对照相比,炭/土比3.0%处理的芽孢杆菌属、鞘氨醇单胞菌属、出芽单胞菌属丰度分别增加5.77、0.24、0.36个百分点,罗河杆菌属丰度降低1.70个百分点,且雷尔氏菌属丰度随着施炭量的增加而逐渐减小。此外,生物炭可提高土壤氨基酸代谢、细胞生长与死亡功能类群丰度,且土壤pH值、有机质、速效钾、全素养分含量与氨基酸代谢、细胞生长与死亡功能具有正向效应,而罗河杆菌属与其具有负向效应。综上,生物炭可显著改善土壤养分比例,进而改善土壤细菌群落结构和功能特性、激发细菌群落氨基酸代谢等功能,提升烟株抗病性,减少青枯病的发生程度,以炭/土比3.0%~4.5%防控烟株青枯病效果较好。本研究结果为烟草种植中的病害防控和土壤改良提供了技术参考。

关键词：生物炭烟草青枯病土壤农化性状土壤细菌群落结构功能预测

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甘蔗割手密种转录因子NAP亚家族的鉴定及SsNAP2a参与叶片衰老的功能分析

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作物学报 2024年第1期50卷 110-125页

作者：王恒波冯春燕张以星谢婉婕杜翠翠吴明星张积森福建农林大学农业农村部福建甘蔗生物学与遗传育种重点实验室/国家甘蔗工程技术研究中心/福建农林大学生命科学学院福建福州3500022 广西大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室广西南宁530004

NAP(NAC-like,activated by apetala3/pistillata)是转录因子NAC基因家族中一类参与调控植物生长发育、叶片衰老及响应激素和非生物胁迫应答的亚家族。本研究利用甘蔗割手密种基因组数据和生物信息学方法,首先,基于比较基因组学对NAP亚... 详细信息

NAP(NAC-like,activated by apetala3/pistillata)是转录因子NAC基因家族中一类参与调控植物生长发育、叶片衰老及响应激素和非生物胁迫应答的亚家族。本研究利用甘蔗割手密种基因组数据和生物信息学方法,首先,基于比较基因组学对NAP亚家族成员进行鉴定、系统进化分析、保守结构域及顺式调控元件预测;其次,克隆获得割手密种SsNAP2的等位基因SsNAP2a,分析该基因在不同生长发育阶段的表达及其在激素和非生物胁迫下的表达特征;最后,利用瞬时表达和亚细胞定位分析SsNAP2a基因的功能。结果表明,在割手密种基因组中共鉴定5个NAP亚家族成员,亚细胞定位预测所有成员编码蛋白均定位于细胞核上,这些基因的Ka/Ks比值均小于1,表明纯化选择在演化中起到关键作用。系统聚类分析表明,5个代表性的被子植物(拟南芥、菠萝、水稻、玉米和高粱)与已报道的12个物种及甘蔗的NAP亚家族成员,共计46个,分为4个Clade,其演化的顺序Clade I>Clade II>Clade III>Clade IV。此外,在SsNAP亚家族成员的启动子区域预测到较多响应脱落酸和茉莉酸、低温等逆境胁迫的顺式作用元件,推测其参与多种激素和非生物胁迫相关应答通路。进一步,从割手密种SES208中克隆到SsNAP2a基因,该cDNA全长序列1173 bp(GenBank登录号为OQ335094),编码390个氨基酸残基,其与等位基因SsNAP2编码蛋白的序列相似性为97.70%,有10个氨基酸残基的差异,表明同源8倍体的割手密种等位基因序列差异较大。qRT-PCR分析表明,SsNAP2a基因在割手密种不同生长发育阶段中组成型表达,尤其在衰老的蔗皮和根中的表达量最高;在乙烯利(ethylene,ET)、脱落酸(abscisic acid,ABA)、4℃低温和40℃高温处理下,其表达量呈现显著诱导表达;而在8%聚乙二醇(polyethyleneglycol,PEG)胁迫下显著下调表达。亚细胞定位表明,SsNAP2a融合蛋白定位在细胞核上。瞬时过表达SsNAP2a基因7 d后,本氏烟(Nicotianabenthamiana)叶片有明显的卷曲、皱缩等衰老现象,ET合成相关基因(NtEFE26,NtAccdeaminase)显著上调表达,而水杨酸、茉莉酸和ABA合成相关基因(NtPR-1a/c、NtPR3和NtAREB1)显著下调表达,表明SsNAP2a基因参与多种激素信号传导途径诱发叶片衰老。以上研究结果为挖掘甘蔗NAP亚家族基因成员参与叶片衰老的生物学功能奠定了研究基础,也为培育甘蔗抗衰老分子育种提供候选的基因资源。

关键词：割手密种 NAP基因叶片衰老激素胁迫基因功能甘蔗

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水稻OsAGO家族成员特征及对RGDV和SRBSDV的响应

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植物保护学报 2024年第3期51卷 636-644页

作者：魏莹林冬煊刘鸿飞徐荣荣朱永生吴建国赵珊珊福建农林大学虫媒介病毒研究中心福建省植物病毒学重点实验室闽台作物有害生物生态防控国家重点实验室福州350002 福建省农业科学院水稻研究所福州350002

为初步探究OsAGO家族在水稻抗病毒通路中的功能,对水稻OsAGO蛋白的基因组结构、系统发育关系、氨基酸序列及水稻瘤矮病毒(rice gall dwarf virus,RGDV)和南方水稻黑条矮缩病毒(southern rice black streaked dwarf virus,SRBSDV)侵染后... 详细信息

为初步探究OsAGO家族在水稻抗病毒通路中的功能,对水稻OsAGO蛋白的基因组结构、系统发育关系、氨基酸序列及水稻瘤矮病毒(rice gall dwarf virus,RGDV)和南方水稻黑条矮缩病毒(southern rice black streaked dwarf virus,SRBSDV)侵染后的转录组数据进行分析,同时采用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qPCR)技术对这2种病毒侵染后OsAGO基因的相对表达量变化进行验证。结果表明,19个水稻OsAGO蛋白的外显子数量、内含子数量及编码区长度存在较大差异,且这19个OsAGO蛋白均匀分布在3个分支中;OsAGO蛋白PAZ结构域中与小RNA结合相关的YF(酪氨酸-苯丙氨酸)基序在OsAGO2、OsAGO3和OsAGO5中变成了YY(酪氨酸-酪氨酸),OsAGO蛋白PIWI结构域中与OsAGO蛋白切割活性相关的DDX(X代表H或D,即天冬氨酸-天冬氨酸-组氨酸/天冬氨酸)基序在OsAGO13中替换为LDH(亮氨酸-天冬氨酸-组氨酸)基序,而在OsAGO17中不包含YF基序且DDX基序替换为HDR(组氨酸-天冬氨酸-精氨酸)基序。RGDV侵染后OsAGO5和OsAGO12基因的转录组分析结果与qPCR结果一致,其中OsAGO5上调表达,OsAGO12下调表达;SRBSDV侵染后OsAGO1a、OsAGO1b、OsAGO1c、OsAGO1d和OsAGO4b基因的转录组分析结果与qPCR结果一致,均上调表达。表明大多数OsAGO均能响应RGDV和SRBSDV的侵染。

关键词：水稻 RNA沉默 AGO蛋白水稻瘤矮病毒南方水稻黑条矮缩病毒

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缘座壳孢菌抑菌活性化合物的分离及鉴定

生物安全学报（中英文） 2024年第2期33卷 182-188页

作者：陈宇熹朱志强谭震赖芃宇邱君志关雄福建农林大学植物保护学院闽台作物有害生物生态防控国家重点实验室生物农药与化学生物学教育部重点实验室福建福州350002

【目的】座壳孢菌是粉虱和蚧壳虫的一种重要昆虫病原真菌,其代谢产物具有抑菌、杀虫、抗肿瘤和抗氧化等生物活性。本研究旨在分离并鉴定缘座壳孢发酵物中的代谢物,以期为拓展该生防菌的应用提供依据。【方法】基于色谱技术从缘座壳孢菌*... 详细信息

【目的】座壳孢菌是粉虱和蚧壳虫的一种重要昆虫病原真菌,其代谢产物具有抑菌、杀虫、抗肿瘤和抗氧化等生物活性。本研究旨在分离并鉴定缘座壳孢发酵物中的代谢物,以期为拓展该生防菌的应用提供依据。【方法】基于色谱技术从缘座壳孢菌*** WYTF2017-01发酵培养物中分离化合物,借助波谱手段鉴定其化合物结构,分析化合物的抑菌活性。【结果】本研究共鉴定了12种化合物,包括Methyl 24-methylene-3-oxolanost-8-en-26-oic ester(1)、Ergosta-5,7,22-trien-3-ol,4-methyl-,(3β,4α,22 E)(2)、杜斯塔宁(3)、3β-acetoxy-15α,22-dihydroxyhopane(4)、麦角固醇(5)、4-(Hydroxymethyl)-3-furancarboxylic acid(6)、Eupenicisirenin B(7)、4,6-dihydroxy-1(3 H)-isobenzofuranone(8)、β-谷甾醇(9)、对叔丁基苯甲酸甲酯(10)、2-benzyl-4H-pyran-4-one(11)和6-benzyl-4-oxo-4 H-pyran-3-carboxamide(12),其中化合物1、2、6~12为首次从昆虫病原真菌中分离鉴定。化合物1、2、3、6、7、8、11和12对真菌或细菌具有不同程度的抑制活性,MIC值为3.13~50.00μg·mL^(-1)。化合物7、8和12抑菌活性较为突出,化合物7对大肠杆菌的MIC值为3.13μg·mL^(-1),效果与阳性对照链霉素相同,而8和12对青枯劳尔氏菌的MIC值分别为6.25和12.50μg·mL^(-1),优于或等同于链霉素(MIC值为12.50μg·mL^(-1))。【结论】从缘座壳孢菌分离的多种代谢物具有良好的抑菌活性,显示了防治植物病害的潜力。

关键词：子囊菌缘座壳孢菌代谢物结构鉴定抑菌活性