黄曲霉(Aspergillus flavus)是采后粮食的主要腐败真菌。黄曲霉污染会严重影响花生、玉米、大米、小麦等储存粮食的数量和质量,甚至会产生次级代谢产物黄曲霉毒素,对人畜健康构成潜在威胁。因此,防治采后粮食中黄曲霉的生长对于保证粮食质量和食品安全具有重要意义。植物挥发性有机化合物(plant volatile organic compounds,PVOCs)作为合成杀虫剂或杀菌剂的替代品,在储粮管理中显示出巨大的潜力。中国传统香料花椒(Zanthoxylum selleck HPLCschinifolium)果皮通常被埋在粮食堆中,以防止储存的粮食被真菌破坏,然而,花椒果皮中VOCs的抗真菌机制尚不清楚。本研究通过对花椒果皮挥发性成分进行解析,并明确了其中对黄曲霉起主要抑菌作用的挥发性成分。通过代谢组学、转录组学及生理生化分析,明确了主要抑菌成分对黄曲霉生长的抑制作用机制。主要结论如下:(1)小麦模拟储藏实验表明,花椒果皮VOCs可以有效抑制20%水分小麦籽粒中黄曲霉的生长,GC-MS结果显示花椒果皮VOCs中含量最高的两个成分分别为芳樟醇(50.31%)和D-柠檬烯(20.92%)。平板熏蒸和液体培养实验表明,芳樟醇为花椒果皮VOCs中发挥主要抑菌作用的成分,抑制黄曲霉菌落直径和菌丝生长的芳樟醇浓度分别为0.571和1.2μL/m L。(2)通过观察黄曲霉菌丝电导率、A_(260nm)和PI荧光染色的变化,发现1.2μL/m L芳樟醇可以诱导黄曲霉细胞膜损伤并导致细胞内容物的渗漏。代谢组学分析结果表明,经1.2μL/m L芳樟醇处理6 h后的黄曲霉菌丝相较于对照组共筛选出90个差异显著代谢物,其中69个差异代谢物表达上调,21个差异代谢物表达下调,这些差异表达代谢物主要参与ABC转运、TCA循环、亚油酸代谢、氨基酸生物合成和c AMP信号通路等生物途径。此外,芳樟醇抑制了黄曲霉线粒体ATP酶和线粒体脱氢酶活性,导致超氧阴离子含量下降和超氧化物歧化酶活性下降,过氧化氢含量上升和过氧化氢酶活性上升。因此,我们推测芳樟醇通过破坏细胞膜的通透性和完整性、三羧酸循环、ABC转运以及诱导线粒体功能障碍和氧化应激来抑制黄曲霉的生长。(3)800μL/L芳樟醇蒸汽对22%水分的小麦籽粒中黄曲霉的生长有明显的抑制作用。芳樟醇浓度为2μL/m L时可完全抑制黄曲霉孢子萌发,浓度为10μL/m L时可导致孢子死亡。扫描电镜结果显示芳樟醇购买LY2157299处理引起孢子皱缩和破裂。转录组学结bioorthogonal catalysis果显示,2μL/m L芳樟醇处理后黄曲霉孢子中存在3806个显著差异表达基因,主要富集在核糖体、DNA复制、谷胱甘肽代谢、过氧化物酶体和MAPK信号通路等途径。流式细胞术显示芳樟醇可引起黄曲霉线粒体膜电位超极化,4′,6-二脒基-2-苯基吲哚染色显示芳樟醇引起黄曲霉孢子DNA断裂,单酰尸胺染色证实芳樟醇诱导黄曲霉孢子自噬。由此推测芳樟醇可通过损伤细胞膜,引起线粒体功能障碍和DNA损伤,诱导黄曲霉孢子自噬,从而抑制黄曲霉孢子萌发。综上所述,本研究发现芳樟醇是花椒果皮中的主要挥发性成分,能够有效抑制黄曲霉的生长,并探究了其抑制黄曲霉生长的作用靶点和分子机制,为开发新型天然储粮防霉剂提供了理论基础。