接骨木镰刀菌（Fusarium sambucinum）是一种重要的果蔬采后病原真菌,能侵染马铃薯等多种作物。该病原菌不仅造成采后腐烂,而且会在寄主体内积累大量的单端孢霉烯毒素,造成潜在的安全隐患。柠檬醛和肉桂醛是普遍存在于植物精油中的天然醛类化合物,具有抑菌的特性,但两者对接骨木镰刀菌的生长和产毒抑制及其机理尚未见报道。本研究在鉴定柠檬醛和肉桂醛对接骨木镰刀菌体内和体外抑菌活性的基础上,观察处理后孢子的超微结构,分析处理对单端孢霉烯毒素积累量,以及孢子细胞壁、细胞膜、胞内活性氧和线粒体膜电位的影响。检测菌体细胞膜麦角固醇和丙二醛含量以及抗氧化酶活性的变化,并通过蛋白组学和实时定量PCR的方法全方位揭示柠檬醛和肉桂醛抑菌和影响产毒的作用机理。结果表明:1.柠檬醛和肉桂醛对接骨木镰刀菌的最小抑菌浓度均为3 mmol/L,两者可显著抑制孢子萌发以及菌落生长,3 mmol/L处理可使孢子萌发率分别减少99.93%和98.5%,当两者浓度达到4 mmol/L时则完全抑制了菌落生长。此外,柠檬醛和肉桂醛均能够抑制损伤接种F.sambucinum马铃薯切片和块茎的病斑直径扩展,4 mmol/L柠檬醛处理的病斑直径分别低于对照69.0%和76.9%,同样浓度的肉桂醛处理低于对照66.9%和65.7%。柠檬醛和肉桂醛处理改变了孢子的超微结构,使细胞膜破损,细胞质不均匀,细胞器完整性被破坏。2.柠檬醛对单端孢霉烯族毒素中蛇形毒素的积累具有抑制作用,浓度为3 mmol/L时,体外和体内条件下蛇形毒素积累量分别降低了91.2%和79.2%。进一步研究显示,柠檬醛抑制了蛇形毒素的合成,但不能分解该毒素。相反,肉桂醛却显著促进了蛇形毒素的合成,当浓度为2 mmol/L时,体外和体内条件下蛇形毒素积累量分别提高了3.5倍和1.58倍。3.柠檬醛和肉桂醛导致了接骨木镰刀菌孢子细胞膜的破损,当浓度为3 mmol/L时破损率分别增加了98.1%和97.3%,同样浓度处理时间为4 h,柠檬醛和肉桂醛可使胞外电导率分别提高2.37倍和2.16倍,使A₂₆₀值升高2.14倍和1.75倍,使丙二醛含量分别提高2.3倍和2.0倍。此外,柠檬醛和肉桂醛抑制了菌体麦角固醇的合成,当浓度为3 mmol/L,麦角固醇的含量分别低于对照63.9%和67.9%。4.柠檬醛和肉桂醛提高了接骨木镰刀菌胞内活性氧含量,降低了线粒体膜电位。当浓度为3 mmol/L时,柠檬醛和肉桂醛分别使胞内活性氧含量增加了3.3倍和3.1倍。此外,柠檬醛和肉桂醛还显著抑制了抗氧化酶的活性,当浓度为3 mmol/L时,柠檬醛对总超氧化物歧化酶、铜锌-超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶和谷胱甘肽还原酶活性的抑制率分别达到35.8%、35%、41.3%、38.6%和35.5%,同等浓度肉桂醛对这些酶活性的抑制率分别为39.5%、28.7、48.1%、34.9%和24.8%。5.柠檬醛和肉桂醛处理分别使3512个和3061个蛋白发生了差异表达。KEGG分析显示,这些差异表达的蛋白主要涉及氨基酸、糖的生物合成和代谢途径,脂肪酸的生物合成、代谢和降解,脂质代谢和能量代谢。此外,还涉及了碳代谢、细胞基础代谢、次生代谢产物的生物合成、抗生素的合成、辅助因子和维生素的代谢。6.柠檬醛和肉桂醛处理使接骨木镰刀菌麦角固醇合成通路的乙酰CoA乙酰基转移酶、HMG-CoA合成酶、法尼烯合酶、鲨烯合酶、C-14羊毛固醇脱甲基酶、C-14固醇还原酶、C-3固醇脱氢酶、C-3酮基固醇还原酶、C-24固醇甲基转移酶、C-8固醇异构酶和C-22固醇脱氢酶蛋白发生了下调表达,而C-5麦角脱氢酶蛋白仅在柠檬醛处理组发生了下调表达。同时,柠檬醛和肉桂醛处理使抗氧化酶超氧化物歧化酶1、超氧化物歧化酶2、双功能过氧化氢酶、过氧化物酶和谷胱甘肽还原酶的蛋白发生了下调表达,而柠檬醛同时也降低了过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物还原酶的蛋白表达。另外,肉桂醛处理促进了细胞色素P450单加氧酶蛋白的表达。RT-qPCR验证结果显示,某些差异基因在转录和翻译两种水平上的变化不成比例,有时甚至会出现相反的结果。综上所述,柠檬醛和肉桂醛能够显著抑制接骨木镰刀菌的生长和降低其致病力,同时柠檬醛可以抑制蛇形毒素毒素的合成。另外,柠檬醛和肉桂醛会导致胞内活性氧的大量积累,引发膜脂过氧化反应,抑制抗氧化酶活性和麦角固醇的合成,导致氧化胁迫和细胞膜受损,引起菌体死亡。柠檬醛和肉桂醛对接骨木镰刀菌的抑菌和影响毒素合成的机理与麦角固醇合成通路、活性氧代谢以及蛇形毒素合成途径密切相关。