甘薯长喙壳菌(Ceratocystis fimbriata)是一种世界范围内广泛分布、危害严重的土传病原真菌,在我国引起多种作物及经济林木病害,并有蔓延和加剧之势。该菌为庞大复合种,围绕其寄主专化性、遗传变异、产生挥发性有机化合物(volatile organic compounds, VOCs)、所致病害的发生危害规律和防控等方面研究较多,但关于其产生挥发性有机化合物的活性及中国菌株的群体遗传多样性等方面鲜有报道。本研究借助传统生物学和现代分子生物学、仪器分析和药效评价等技术和方法,以中国和世界上部分国家的菌株为材料,首次研究了不同来源甘薯长喙壳菌株的多样性、产生挥发性有机化合物的多样性,及其抑菌防病活性和作用机制。主要内容和结果如下：1)甘薯长喙壳菌的生物学特性多样性：比较分析了来自巴西、哥斯达黎加、厄瓜多尔、美国、法国、瑞士、中国、日本和意大利9个国家采自可可、咖啡、桉树、芒果、法国梧桐、石榴、甘薯、美国梧桐和芋头9种寄主共计22个菌株的生物学特性多样性。结果表明,其菌落形态和菌丝生长速率等生物学特性表现出多样性：各菌株对温度条件尤其敏感,常温条件下(25℃)菌株Cal、E1、M1、P11和Po1的生长速率较快,低温条件下(4。C)菌株M1、Sy2、Cal、M2和E1仍具有生长活力；各菌株对营养条件(碳氮源等)、酸碱度和光照等条件的敏感性基本一致。2)甘薯长喙壳菌的群体遗传多样性：采自中国10省5种寄主的110个菌株中,91株为C.fimbriata种,属拉丁美洲分支(Latin American Clade):其中12株采自甘薯的菌株的遗传背景与世界范围内分离自甘薯的菌株的遗传背景一致；79株采自石榴、芋头、枇杷和桉树的菌株的遗传背景与分离自巴西桉树的菌株的遗传背景一致。经十四个微卫星位点分析,发现21个新的基因型,分离自桉树的菌株的基因型多样性和基因多样性最为丰富；中国的C. fimbriata种群为引入种,并非本地土著种群。另外19个菌株属澳洲-亚洲分支(Austral-Asian Clade),其遗传背景与世界范围内其他国家或寄主的菌株均不相同,经十一个微卫星位点分析,发现7个新的基因型。基于系统发育分析、微卫星分析、交互可孕性检验及形态学比较和综合分析,将上述19个菌株中采自中国云南昆明桉树的菌株鉴定为新种,命名为C. oceanica Q. Li, D. McNew&TC Harrin, sp.nov.,而来自广东湛江桉树和海南临高桉树的菌株可能为C. oceanica与其它种的杂交种(hybridspecies),中国的C. oceanica种群可能为本地土著种群。3)甘薯长喙壳菌的挥发性有机化合物多样性：利用顶空式气相色谱质谱联用(HS GC-MS)的方法对甘薯长喙壳菌产生的挥发性有机化合物进行定性定量测定,结果表明,不同来源菌株在不同培养条件下产生的挥发物总量、种类及主要组分具有多样性。常温条件(25。C)下菌体产生挥发物总量及种类数均高于低温条件(4。C),且挥发物主要组分不同。相同培养条件下,各菌株产生的挥发性有机化合物的总体趋势一致,均在接种11d后达到最大值,随后缓慢下降,接种15d后趋于平稳,接种50d后依然能够检测到挥发性物质的存在。首次在该菌产生的挥发性有机化合物中检测到包括草酸、二甲醚、二硫化碳、二甲基硫醚、呋喃、二甲基呋喃、二甲基丁醛、三氯甲烷、二氟丙烯、丙酸丙酯、二甲基二硫醚、丙酸异丁酯、丙酸戊酯、二戊基呋喃、苯乙烯和乙偶姻在内的16种物质。不同遗传背景的菌株在相同培养条件下产生的挥发性物质的种数有细微差异但不显著。相同培养条件下,C. fimbriata (Lineage1)的菌株产生的挥发性物质总量较多,显著高于其他遗传支系菌株。4)甘薯长喙壳菌产生的挥发性有机化合物的生物学活性：甘薯长喙壳菌产生的挥发性有机化合物对供试的植物病原真菌(Botrytis cinerea、Monilinia fructicola、Fusarium verticillioides、F. oxysporum、Valsa mali、Curvularia sp.、Penicillium italicum、P. digitatum、Rhizoctonia solani)、细菌(Pectobacterium carotovorum、Acidovorax citrulli、Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis、 Bacillus subtilis、Rhizobium japonicum)和卵菌(Phytophthora sojae、P. capsici)都具有较为明显的抑制作用,表现为不同来源的甘薯长喙壳菌株产生的挥发性有机化合物的生物学活性具有多样性,菌丝生长速率较快的菌株Cal、E1、M1、P11和Pol的抑菌能力较强,使靶标真菌和卵菌生长缓慢、菌丝稀薄、产孢量和孢子萌发率显著下降,色素合成量极低；使靶标细菌难以形成规则圆形菌落而呈现水渍状。人工接种条件下,该挥发性物质对采后病害桃褐腐病和柑橘绿霉病的防治效果分别为91.5%和97.4%；扫描电子显微镜(SEM)观察结果表明,该挥发性物质对靶标菌产生不可逆的致伤作用,造成菌丝消解,尖端膨大、分支增多、扭曲、分节、干瘪,孢子膨大、扭曲,芽管分枝增多等畸形；受挥发性物质处理后的靶标病原菌致病性几近丧失,导致接种后不产生典型症状。菌株E1产生的挥发性物质对拟南芥种子的发芽势、发芽率、苗长、根长、鲜重和总叶绿素含量无抑制作用,对种子萌发生长和秧苗生长发育具有一定促进作用,具有对植物安全、无毒害作用等特征。基于该菌株来自与中国菌株遗传背景相近的巴西桉树,因此在后续利用其挥发性物质进行生物熏蒸防控病害的实践中,应该避免其与土壤和寄主植物直接接触,规避风险。