《Physiological and Molecular Plant Pathology》：Fungicide Resistance in Fusarium oxysporum: Advances in Molecular, Cellular, and Metabolic Mechanisms
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尖孢镰刀菌复合种（FOSC）作为植物 vascular wilt和人类 fusariosis的主要病原体，其杀菌剂抗性机制复杂，涉及靶点突变（如Cytb、Hk基因）、非靶点机制（ABC/MFS转运蛋白介导的主动外排、细胞壁修饰及次生代谢物合成）。传统化学防控因多重抗性加剧面临挑战，需结合分子机制研究开发新型策略。
Erisneida Campos-Jiménez、Ricardo Rodriguez-Vargas、Elías Trujillo-Esquivel、Martín Orlando Camargo-Escalante、Ernestina Castro-Longoria、Domingo Martínez-Soto
墨西哥恩塞纳达（Ensenada）科学研究中心与高等教育中心（CICESE）微生物学系，邮编22860
摘要
Fusarium是一种全球分布的真菌属，长期以来因其对植物的破坏性影响而闻名，最近又因其成为人类感染的病原体而受到关注。在该属中，Fusarium oxysporum种复合体（FOSC）尤为突出，它是一类具有双重威胁的病原体：某些成员会导致超过100种植物发生维管萎蔫病，而其他成员则会导致人类感染镰刀菌病。目前，由于F. oxysporum对主要杀菌剂类别的抗性不断增加（这主要是由于过度使用农业杀菌剂所致），维管萎蔫病的可持续管理和镰刀菌病的有效治疗受到了阻碍。到目前为止，F. oxysporum的杀菌剂抗性机制大致可以分为靶标位点抗性和非靶标位点抗性两类。靶标位点突变是最常见的抗性类型，但在某些情况下，抗性涉及更复杂或可能具有物种特异性的机制。非靶标位点抗性包括在杀菌剂作用下发生的转录重编程，导致参与细胞包膜形成的基因和运输杀菌剂的转运蛋白过度表达，以及在杀菌剂压力下产生次级代谢产物。然而，其他编码区和调控区突变的作用以及基因组对杀菌剂的适应性反应的重要性仍大多未被探索。本综述旨在通过综合当前关于杀菌剂抗性机制的研究进展，特别是F. oxysporum菌株及其抗性机制，来深入理解杀菌剂与FOSC之间的动态相互作用。
引言
Fusarium oxysporum种复合体（FOSC）是一类能够引起植物维管萎蔫病和免疫功能低下者机会性感染的跨界病原体（Zhang等人，2020；Meng等人，2024）。某些F. oxysporum物种被认为是角膜炎（Chang等人，2006；Kredics等人，2015；Hassan等人，2016；Zhang等人，2020）、失明（Abbondante等人，2023）、镰刀菌病（Zhang等人，2020）或先天性甲癣（Carvalho等人，2014）的病原体。相比之下，植物致病菌株或formae speciales是广泛存在的土壤传播病原体，可导致超过100种作物发生维管萎蔫病，例如番茄（Solanum lycopersicum）（Michielse和Rep，2009）、香蕉（Musa acuminata）（Zhang等人，2024a；Zhang等人，2024b）、草莓（Fragaria×ananassa）（Dilla-Ermita等人，2023）、黑莓（Rubus属）（Pastrana等人，2017）等。这些感染导致全球农业生产力损失达数十亿美元（Edel-Hermann和Lecomte，2019）。值得注意的是，最近的研究表明，植物致病性的F. oxysporum菌株可在动物体内引发疾病症状，而某些人类致病性分离株也能在植物体内定植并引起感染症状（Meza-Menchaca等人，2020；Ayhan等人，2025）。因此，F. oxysporum既是对全球粮食安全的主要农业威胁，也是新兴的公共卫生问题。杀菌剂抗性是指真菌对特定杀菌剂获得性或遗传性的不敏感性（Fungicide Resistance Action Committee，2026）。这是一个日益严重的全球性问题，影响了杀菌剂对多种病原真菌的效力（世界卫生组织，2022；Fisher和Denning，2023）。由于Fusarium物种表现出显著的抗真菌性及其对治疗的挑战（世界卫生组织，2022），它们已成为高优先级的研究领域。Fusarium属通常对临床常用的多种抗真菌剂具有抗性。体外研究表明，棘孢菌素类杀菌剂对Fusarium物种通常无效，而三唑类杀菌剂（如伏立康唑和泊沙康唑）的有效性仅约为50%（Azor等人，2007；Miceli和Lee，2011；Tortorano等人，2014；He等人，2021）。
传统上，Fusarium引起的维管萎蔫病主要通过化学控制进行管理。然而，这种策略面临越来越多的挑战，因为过度使用杀菌剂导致了具有多重杀菌剂抗性的F. oxysporum菌株的出现（Al-Hatmi等人，2016；Arie，2019；Anderson等人，2020；Acosta-González等人，2022；González-Oviedo等人，2022；Zheng等人，2022；Shin等人，2023；Fisher和Denning，2023；Fisher等人，2024；Naqvi等人，2025）。例如，从出现维管萎蔫症状的香草植物中分离出的F. oxysporum f. sp. vanillae对甲基硫菌灵和氯噻菌灵具有抗性（González-Oviedo等人，2022），而从出现萎蔫症状的黑莓植物中分离出的F. oxysporum f. sp. mori在体外和温室条件下对唑嘧菌酯和甲基硫菌灵表现出中等到高水平的抗性（Acosta-González等人，2022）。
目前，与Fusarium杀菌剂抗性相关的大多数机制涉及靶标基因（如Cytb（细胞色素b）、Hk（组氨酸激酶）和Myo5F. oxysporum的杀菌剂抗性通常被视为一系列单独的机制，而不是一个综合的适应性反应。本工作的目的是整理和讨论关于F. oxysporum杀菌剂抗性的现有和最新发现，探讨核心问题：F. oxysporum物种是如何获得杀菌剂抗性的？通过综合现有的分子、细胞和代谢学见解，本综述旨在加深对抗性机制的理解，促进研究真菌杀菌剂抗性的新方法的发展，并支持开发创新和可持续的策略来控制F. oxysporum>在农业中的传播和人类镰刀菌病的治疗。
部分摘录
F. oxysporum的杀菌剂抗性报告
1971年，Thanassoulopoulos等人首次记录了F. oxysporum的杀菌剂抗性案例，他们发现番茄病原体F. oxysporum f. sp. lycopersici对苯并咪唑类杀菌剂苯菌灵产生了抗性。迄今为止，已报道了FOSC多个formae speciales的27例杀菌剂抗性（表1）。例如，多项研究报道了F. oxysporum f. sp. lycopersici对甲基苯并咪唑类和醌类杀菌剂的抗性。
赋予F. oxysporum>杀菌剂抗性的分子变化
Fusarium的杀菌剂抗性主要与特定的基因改变有关，尤其是点突变和基因过度表达。目前用于对抗F. oxysporum的主要农业杀菌剂类别包括琥珀酸脱氢酶抑制剂、苯基吡咯类、唑类、氰基丙烯酸酯类、醌类抑制剂和甲基苯并咪唑类杀菌剂（见图1和表2）（Miller等人，2020；Wang等人，2022；Acosta-Gonzalez等人，2022；赋予F. oxysporum>杀菌剂抗性的细胞和生理适应性
除了靶标位点突变外，最近的研究表明，这种病原体利用ATP结合盒（ABC）转运蛋白和主要促进剂超家族（MFS）转运蛋白主动排出杀菌剂，从而降低细胞内杀菌剂浓度（James等人，2021；Zheng等人，2022）。此外，它还采用了一套综合的细胞包膜防御机制，包括膜组成、细胞壁结构和代谢解毒途径等。
结论
自20世纪70年代首次在F. oxysporum f. sp. lycopersici中报道苯菌灵抗性以来，FOSC的杀菌剂抗性病例显著增加。此后，在植物致病菌株中报告的抗性比在人类致病菌株中更为常见。这种差异可能归因于F. oxysporum>在19世纪末被较早地识别为植物病原体，而该真菌及其他Fusarium物种引起的人类感染案例则相对较少。
CRediT作者贡献声明
Domingo Martínez-Soto：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、可视化、验证、监督、软件使用、资源管理、方法论、研究设计、资金获取、数据分析、概念化。Martín Orlando Camargo-Escalante：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、验证、方法论、研究设计、数据分析。Ernestina Castro-Longoria：撰写——审稿与编辑、研究设计。Ricardo资助
DMS实验室得到了科学、人文、技术及创新部（SECIHTI）通过项目CBF-2025-I-1755的财政支持。致谢
< />科学、人文、技术及创新部（Secihti）向DMS实验室提供的CBF-2025-I-1755项目资助，以及授予E. Campos-Jiménez和R. Rodriguez-Vargas的博士奖学金。E. Campos-Jiménez和R. Rodriguez-Vargas是CICESE的生命科学博士生。
