肉座菌目（Hypocreales）真菌是一類有用的生物防治劑。它們有時被施用于農作物，以保護作物免受害蟲或其他微生物的侵害。盡管它們具有很高的實用價值，但科學家長期以來并不清楚究竟是哪些化合物使這些真菌如此有效。如今，一項突破性的基因組挖掘研究正在揭示這些"天然農藥"背后的化學秘密。
丹麥技術大學的生化工程師巴勃羅·克魯斯-莫拉萊斯（Pablo Cruz-Morales）及其團隊利用創新工具，對82種肉座菌目真菌物種中產生的一大類化合物進行了系統描述。這項研究成果發表在《自然化學生物學》（Nat. Chem. Biol.）期刊上，為理解和優化生物防治真菌提供了重要的分子基礎。
克魯斯-莫拉萊斯指出，害蟲可造成"高達全球作物產量40%的損失"，這迫切需要更好的害蟲控制方法。生物防治劑是傳統農藥的有吸引力的替代品，但"它們不是很可靠，"他說。這正是這項研究試圖解決的問題——通過深入理解這些真菌的化學武器庫，來提高生物防治的可靠性和有效性。
為了更好地了解這些真菌，克魯斯-莫拉萊斯及其團隊著手尋找這些真菌實際產生的化合物。為此，研究人員使用基因組挖掘工具來發現82種肉座菌目物種中的生物合成基因簇，然后他們使用四種不同的培養方法培養每個物種，以誘導產生多樣化的次級代謝產物。
研究小組發現，大多數發現的化合物都是非核糖體肽合成酶的衍生產物，其中包括二酮哌嗪（diketopiperazines）、環脂肽（cyclic depsipeptides）和線性肽（linear peptides）。克魯斯-莫拉萊斯說，這些大多數都是小而基礎的分子，由單一氨基酸或羥基酸的重復單元組成。
"有些是異常大的肽環，"克魯斯-莫拉萊斯說。"例如，在木霉菌（Trichoderma）中，這些是18元肽。像甲殼菌（Tolypocladium）這樣的其他物種也有這類產品，它們的分布在這個物種的一個亞群內非常狹窄。"
研究小組還發現了一些此前未被報道由肉座菌目真菌制造的化合物，并且他們能夠將這些化合物與生物合成基因簇聯系起來。但大多數生物合成基因簇仍未與它們制造的產物聯系起來，這暗示著這些真菌中還隱藏著大量未被發現的化學多樣性。
賓夕法尼亞州立大學的真菌生物學家康昌翰（Seogchan Kang）贊揚了這項工作，并表示它"真正提供了一個我們可以應用于理解其他真菌生物學的基礎。"具體而言，康昌翰認為，將克魯斯-莫拉萊斯關于生物防治真菌的數據與非生物防治真菌的數據進行比較，可能有助于更好地了解為什么有些真菌是有益的。
克魯斯-莫拉萊斯表示，團隊目前還不準備優先將他們發現的一些化合物轉化為農業產品。相反，當前的目標是"最大化我們可以獲得的分子數量，并降低發現成本。"他希望其他實驗室能夠采用這種方法，并拓寬分子開發者探索的天然產物世界。
"發現的規模和基礎需要加快，而關鍵是要更便宜，"克魯斯-莫拉萊斯強調。這意味著他們開發的方法論不僅具有科學價值，還具有實用價值——它為更廣泛的天然產物發現提供了一個可擴展、可負擔的框架。隨著全球對可持續農業實踐的需求日益增長，這項研究為開發更有效的生物農藥開辟了一條令人振奮的道路，有望減少對傳統化學農藥的依賴。
文章來源：C&EN (Chemical & Engineering News)，2026年5月5日
原文標題：Genome mining unlocks the chemistry of biocontrol fungi
原文鏈接：https://cen.acs.org/biological-chemistry/natural-products/hypocreales-biocontrol-fungi-genome-mining/104/web/2026/05
發表期刊：Nature Chemical Biology（2026），DOI: 10.1038/s41589-026-02201-5