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灰葡萄孢菌（Botrytis cinerea）和禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）是两种常见的植物病原真菌,对农作物生产、食品加工与储藏危害极大。因此,采取有效措施防治灰葡萄孢菌和禾谷镰刀菌所带来的作物病害,减少经济损失,具有重大意义。酵母菌用于生物防治（生防）,因其特有的优势,一直是植物病害生防的重点和热点。酵母菌的生防机理可分为竞争作用、诱导寄主植物产生抗性、直接寄生于病原真菌并分泌出病原真菌致死毒素、减少作物体内活性氧的积累、在受损组织表面形成生物膜及产生具有抑制作用的挥发性有机物质（Volatile Organic Compounds,VOCs）等。其中,有关酵母挥发性物质进行生防的报道相对较少,其作用机制也不明确,探究其对植物病原真菌的抑制作用及机制,对利用酵母菌进行生防具有重要意义。酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）作为在发酵生产应用中最为广泛的食品级酵母,其对植物病原真菌的生防效力一直备受关注。本研究中,我们研究了酿酒酵母挥发性物质对灰葡萄孢菌和禾谷镰刀菌的抑制作用并探究其作用机制,得出以下三方面的主要结果:1.酿酒酵母挥发性物质抑制灰葡萄孢菌和禾谷镰刀菌的生长与分化酿酒酵母产生的挥发性物质对灰葡萄孢菌和禾谷镰刀菌均具有抑制作用,且抑制作用的强弱与酵母接种浓度呈正相关。在酿酒酵母挥发性物质的作用下,光镜下观察发现灰葡萄孢菌和禾谷镰刀菌的分生孢子的产生受到抑制;菌丝分叉情况严重,变得短而粗壮,出现囊泡性膨大,还伴有卷曲团聚。冷冻扫描电镜观察结果显示,对照组病原真菌菌丝饱满、繁密交错,而受酿酒酵母挥发性物质抑制的菌丝干瘪、稀疏衰败、扭曲团聚、菌丝顶端出现畸形膨大。在YPD对峙板上检测的结果与PDA对峙板上检测的结果一致,但由于YPD为酵母生长优势板而PDA是病原真菌生长优势板,同一浓度的酵母在YPD对峙板上较PDA对峙板上对病原真菌的抑制效果更优。说明酿酒酵母通过其产生的挥发性物质可抑制灰葡萄孢菌和禾谷镰刀菌的生长与分化。2.酿酒酵母挥发性物质的主要组分乙酸乙酯抑制灰葡萄孢菌和禾谷镰刀菌的生长与分化用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用（HS-SPME-GC-MS）技术检测发现野生型酿酒酵母菌株挥发性物质的主要成分为乙酸异戊脂、乙酸乙酯、辛酸乙酯等,其中乙酸乙酯含量最高。商品化分析纯乙酸乙酯对灰葡萄孢菌和禾谷镰刀菌具有极强的抑制作用,且浓度越高抑制作用越强;同一浓度下,乙酸乙酯对灰葡萄孢菌的抑制作用明显强于其对禾谷镰刀菌的抑制作用。酿酒酵母中生成乙酸乙酯所需的醇乙酰基转移酶的关键编码基因ATF1和ATF2的缺失不能明显降低其挥发性物质对灰葡萄孢菌和禾谷镰刀菌的抑制作用。在野生型和酯酶编码基因IAH1缺失的酵母菌株中分别过表达ATF1后经HS-SPME-GC-MS检测,发现各菌株乙酸乙酯产量显著提高,但其主要挥发性物质组分变成了乙酸异戊脂和乙酸苯乙酯。同时,PDA平板对峙实验结果显示过表达ATF1后各菌株对禾谷镰刀菌的抑制作用较野生型菌株无明显增强,但YPD平板对峙实验结果显示在缺失IAH1的酵母菌株中过表达ATF1后对禾谷镰刀菌的抑制效果较野生型菌株略有增强。此外,商品化分析纯乙酸苯乙酯对禾谷镰刀菌具有极强的抑制作用,且该抑制作用强于乙酸乙酯。说明酿酒酵母产生的挥发性物质的主要组分确实可以抑制灰葡萄孢菌和禾谷镰刀菌的生长与分化。3.酿酒酵母挥发性物质显著影响了禾谷镰刀菌的关键基因表达水平转录组分析显示,与未经过酿酒酵母挥发性物质作用的对照组（CK-MIX）禾谷镰刀菌相比,经过酿酒酵母挥发性物质作用后的处理组（t-MIX）总表达基因数目要高于对照组。再比较差异基因的表达水平,与对照组禾谷镰刀菌相比,处理组有1,097个基因表达上调,1,304个基因表达下调。差异基因GO富集分析显示处理组在生命过程、细胞组分及分子功能方面大量基因表达水平明显上调。差异基因KEGG富集分析表明禾谷镰刀菌受酿酒酵母挥发性物质抑制后,其重要通路基因表达水平均有明显下调,可分为5类:生化代谢相关（如糖类和氨基酸代谢）通路、细胞发育过程相关（如胞内物质运输分解代谢和细胞生长）通路、生物有机系统相关（如内部分泌）通路、遗传信息处理相关（如分选降解）通路及环境信息处理相关（如信号转导）通路。说明酿酒酵母挥发性物质显著影响了禾谷镰刀菌的关键基因表达水平,从而导致禾谷镰刀菌的生长与分化受到抑制。以上研究内容说明酿酒酵母在与灰葡萄孢菌和禾谷镰刀菌非直接接触的情况下,可通过其产生的挥发性物质,尤其是其主要组分乙酸乙酯影响病原真菌的一些关键代谢通路的基因表达水平变化,从而抑制病原真菌的生长、发育和分化。未来可尝试使用单一组分或多个组分复合防治蔬菜水果贮藏及保鲜、粮食储藏或食品加工等特定条件下病原真菌的侵染。