寡雄腐霉（Pythium oligandrum）是一種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利用細胞壁降解酶（如纖維素酶和幾次質酶）滲透和入侵其宿主或獵物。在之前的研究中，寡雄腐霉產生的揮發性有機物（VOCs）被認為有助于抑制其宿主，如莖點霉屬、鐮孢菌屬、腐霉屬等多種病原菌。揮發性有機化合物是典型的小化合物，具有低分子質量和親脂性部分。這些特征有助于其在通過充滿氣體和水的孔隙在地上和地下蒸發和擴散。微生物揮發性化合物含有廣泛的化學官能團和類別，包括醇、吡咯、硫化物、萜烯、酮、烯和苯類。卵菌可以釋放酯、酸、醇、酮和含硫的多種揮發性有機化合物。不同菌種產生的單個微生物VOCs可以起到抑制其他菌種的作用。VOCs可直接或間接損傷DNA和細胞膜，導致形態和超微結構畸形，如2-壬醇暴露導致根串珠霉菌的DNA損傷，十烷酸可以破壞白色念珠菌的細胞膜，導致細胞質內容物流出。經VOCs相關應激的細胞可能會對基本細胞成分造成損傷，這可能導致DNA損傷和過量活性氧的產生，從而進一步導致對細胞膜和DNA的破壞。揮發性化合物2-十一烷酮、苯并噻唑、1,3-丁二烯和N，N-二甲基十二烷基胺導致菌核菌中ROS積累。
群結腐霉（Pythium myriotylum）是一種壞死植物病原體，在生姜、煙草和大豆等重要經濟作物上能夠引起土傳病害，而其也是P. oligandrum的寄主之一。在雙培養對抗試驗中，寡雄腐霉寄生于群結腐霉后迅速導致被寄生菌株的細胞死亡。自然環境下，潮濕的條件有利于病原卵菌的傳播，部分原因是水流動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，作者發現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作為P. oligandrum的寄主模型，研究P. oligandrum產生的揮發性有機化合物是否有助于其拮抗作用，以及揮發性有機物與兩者互作的關系。
作者采用二分板裝置試驗發現與未暴露于P. oligandrum VOCs 的 P. myriotylum 對照相比，P. oligandrum 產生的 VOCs導致P. myriotylum 游動孢子的產生和活力顯著降低。從菌落計數可知，預先暴露于VOCs的P. myriotylum 產生的游動孢子的萌發率明顯降低。總體而言，雙分板表明寡雄腐霉VOCs 對病原菌絲生長以及游動孢子的產生和活力具有顯著的抑制作用。進一步通過掃描電子顯微鏡觀察暴露于VOCs的P. myriotylum的形態變化，SEM顯微成像顯示，P. oligandrum VOCs可導致P. myriotylum菌絲區室變形、收縮和破裂等形態異常。由于暴露于VOCs的菌絲表現出嚴重的表面結構異常。因此采用透射電子顯微鏡來研究其內部結構變化，發現處理組菌絲細胞質物質分散且雜亂無章，細胞中最明顯的異常是細胞膜的扭曲和溶解以及細胞器的明顯消失。SEM和TEM分析表明，當暴露于寡雄腐霉產生的VOCs時，病原菌的菌絲的形態和超微結構發生了明顯變化，導致其細胞結構變形，細胞器物質散布在細胞質中。這表明細胞膜和細胞器可能是P. oligandrum分泌的 VOCs 的潛在靶標。通過轉錄組分析，發現暴露于P. oligandrum VOCs的P. myriotylum的差異基因中與解毒功能相關的基因顯著上調，證明寡雄腐霉產生的VOCs對群結腐霉菌絲具有毒性作用。
圖1 P. oligandrum揮發性有機物導致P. myriotylum的超微結構異常
采用GC-MS從P. oligandrum中鑒定出23種揮發性有機化合物，選擇峰面積相對較高的（>1）12種化合物（甲基庚烯酮、3-辛酮、癸酸乙酯、1-辛醛、α-蒎烯、d-檸檬烯、十二烷、2-十一酮、2-庚酮、蒎二醇、十六烷和2-苯基乙醇），用于篩選對P. myriotylum的抗菌活性。發現在 12 種單獨的VOC中，甲基庚烯酮 (96%)、d-檸檬烯 (85%)、2-十一酮 (70%) 和 1-辛醛 (66%) 測量到對P. myriotylum菌絲生長的較強抑制作用；2-庚酮 (47%)、3-辛酮 (43%)、α-蒎烯 (30%) 和 2-苯基乙醇 (29%) 對菌絲生長有中等抑制作用；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會導致P. myriotylum中活性氧的積累，并預降低P. myriotylum對植物宿主的毒性。
總體而言，P. oligandrum產生的VOCs可以導致植物病原卵菌P. myriotylum的形態和超微結構異常并抑制其生長，并證明了寡雄腐霉產生的VOCs可能是除水解酶之外另一個影響其寄生作用的重要因素，有助于其在特定生態位（例如土壤）中發揮微生物寄生的生態作用，也可能有助于使用寡雄腐霉制劑進行病害的生物防治。
