寡雄腐霉（Pythium oligandrum）是一种寄生于土壤中的卵菌，是植物病原真菌和卵菌的有效寄生菌。P. oligandrum利用细胞壁降解酶（如纤维素酶和几次质酶）渗透和入侵其宿主或猎物。在之前的研究中，寡雄腐霉产生的挥发性有机物（VOCs）被认为有助于抑制其宿主，如茎点霉属、镰孢菌属、腐霉属等多种病原菌。挥发性有机化合物是典型的小化合物，具有低分子质量和亲脂性部分。这些特征有助于其在通过充满气体和水的孔隙在地上和地下蒸发和扩散。微生物挥发性化合物含有广泛的化学官能团和类别，包括醇、吡咯、硫化物、萜烯、酮、烯和苯类。卵菌可以释放酯、酸、醇、酮和含硫的多种挥发性有机化合物。不同菌种产生的单个微生物VOCs可以起到抑制其他菌种的作用。VOCs可直接或间接损伤DNA和细胞膜，导致形态和超微结构畸形，如2-壬醇暴露导致根串珠霉菌的DNA损伤，十烷酸可以破坏白色念珠菌的细胞膜，导致细胞质内容物流出。经VOCs相关应激的细胞可能会对基本细胞成分造成损伤，这可能导致DNA损伤和过量活性氧的产生，从而进一步导致对细胞膜和DNA的破坏。挥发性化合物2-十一烷酮、苯并噻唑、1,3-丁二烯和N，N-二甲基十二烷基胺导致菌核菌中ROS积累。
群结腐霉（Pythium myriotylum）是一种坏死植物病原体，在生姜、烟草和大豆等重要经济作物上能够引起土传病害，而其也是P. oligandrum的寄主之一。在双培养对抗试验中，寡雄腐霉寄生于群结腐霉后迅速导致被寄生菌株的细胞死亡。自然环境下，潮湿的条件有利于病原卵菌的传播，部分原因是水流动使卵孢子更容易分散，因此更容易引起植物疾病。之前的研究中，作者发现了一株寄生于土壤中的卵菌的寡雄腐霉。在本研究中，作者以P. myriotylum作为P. oligandrum的寄主模型，研究P. oligandrum产生的挥发性有机化合物是否有助于其拮抗作用，以及挥发性有机物与两者互作的关系。
作者采用二分板装置试验发现与未暴露于P. oligandrum VOCs 的 P. myriotylum 对照相比，P. oligandrum 产生的 VOCs导致P. myriotylum 游动孢子的产生和活力显著降低。从菌落计数可知，预先暴露于VOCs的P. myriotylum 产生的游动孢子的萌发率明显降低。总体而言，双分板表明寡雄腐霉VOCs 对病原菌丝生长以及游动孢子的产生和活力具有显著的抑制作用。进一步通过扫描电子显微镜观察暴露于VOCs的P. myriotylum的形态变化，SEM显微成像显示，P. oligandrum VOCs可导致P. myriotylum菌丝区室变形、收缩和破裂等形态异常。由于暴露于VOCs的菌丝表现出严重的表面结构异常。因此采用透射电子显微镜来研究其内部结构变化，发现处理组菌丝细胞质物质分散且杂乱无章，细胞中最明显的异常是细胞膜的扭曲和溶解以及细胞器的明显消失。SEM和TEM分析表明，当暴露于寡雄腐霉产生的VOCs时，病原菌的菌丝的形态和超微结构发生了明显变化，导致其细胞结构变形，细胞器物质散布在细胞质中。这表明细胞膜和细胞器可能是P. oligandrum分泌的 VOCs 的潜在靶标。通过转录组分析，发现暴露于P. oligandrum VOCs的P. myriotylum的差异基因中与解毒功能相关的基因显著上调，证明寡雄腐霉产生的VOCs对群结腐霉菌丝具有毒性作用。
图1 P. oligandrum挥发性有机物导致P. myriotylum的超微结构异常
采用GC-MS从P. oligandrum中鉴定出23种挥发性有机化合物，选择峰面积相对较高的（>1）12种化合物（甲基庚烯酮、3-辛酮、癸酸乙酯、1-辛醛、α-蒎烯、d-柠檬烯、十二烷、2-十一酮、2-庚酮、蒎二醇、十六烷和2-苯基乙醇），用于筛选对P. myriotylum的抗菌活性。发现在 12 种单独的VOC中，甲基庚烯酮 (96%)、d-柠檬烯 (85%)、2-十一酮 (70%) 和 1-辛醛 (66%) 测量到对P. myriotylum菌丝生长的较强抑制作用；2-庚酮 (47%)、3-辛酮 (43%)、α-蒎烯 (30%) 和 2-苯基乙醇 (29%) 对菌丝生长有中等抑制作用；蒎二醇（18%）、十六烷（15%）、十二烷（10%）和癸酸乙酯（9%）的抑制效果最差。此外，暴露于P. oligandrum VOCs会导致P. myriotylum中活性氧的积累，并预降低P. myriotylum对植物宿主的毒性。
总体而言，P. oligandrum产生的VOCs可以导致植物病原卵菌P. myriotylum的形态和超微结构异常并抑制其生长，并证明了寡雄腐霉产生的VOCs可能是除水解酶之外另一个影响其寄生作用的重要因素，有助于其在特定生态位（例如土壤）中发挥微生物寄生的生态作用，也可能有助于使用寡雄腐霉制剂进行病害的生物防治。
