Cultivation-dependent transcriptomic reprogramming and insecticidal performance of Beauveria bassiana A1 from solid-state and submerged cultures
本研究表明，尽管固体发酵与液体发酵诱导了白僵菌（*Beauveria bassiana*）A1 截然不同的转录组重编程，特别是影响了次级代谢和胞外降解基因，但在高浓度下，两种培养方式最终产生的孢子对小菜蛾（*Plutella xylostella*）具有相当的杀虫效力，从而支持了液体发药作为生物农药大规模生产替代方案的潜力。
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在农业领域，农民经常面临一个顽强的敌人：那些啃食农作物的昆虫，其速度甚至快于收割的速度。为了在不使用烈性化学品的情况下进行反击，科学家们转向自然界的捕食者，特别是名为“球孢白僵菌”（Beauveria bassiana）的微型真菌。这种真菌就像一种生物武器，寻找昆虫，降落在它们身上，并在其体内生长直至昆虫死亡。随后，真菌会破茧而出，释放出数百万个微小的孢子去寻找新的受害者。为了在现实世界中实现这一过程，农民需要大量的孢子，这意味着科学家必须进行大规模的真菌培养。
培育这些真菌大军主要有两种方法。第一种被称为固态发酵法，就像在温暖潮湿的烤箱里烤面包一样。真菌在潮湿的谷物或农业废弃物上生长，形成一层干燥、蓬松的孢子层，这些孢子天生坚韧，且易于粘附在昆虫带有蜡质的皮肤上。第二种方法是液体发酵法，更像是酿造啤酒。真菌生长在一个巨大的液体罐中，科学家可以在其中精确控制温度、氧气和营养成分。虽然液体法更容易规模化和自动化，但一直存在一种疑虑：在水中生长是否会改变真菌的“个性”？与在固体谷物上生长的孢子相比，在液体中生长的孢子是否会降低杀灭昆虫的效果？
台湾大学的一个研究小组着手通过观察不仅是产量的多少，而是其中的遗传指令来回答这个问题。他们用同一种菌株的球孢白僵菌分别在固体谷物环境和液体罐中进行培养。一旦孢子准备就绪，他们便深入研究了真菌的遗传密码，以观察在每种环境下哪些基因被开启或关闭。他们发现，这两组真菌过着截然不同的生活。在固体谷物上生长的孢子开启了一系列庞大的基因，旨在分解坚硬物质。这些基因产生了强大的酶，这些酶是生物工具，类似于分子剪刀，能够切开昆宾虫坚硬的外壳。它们还激活了产生次级化学物质的基因，这有助于真菌进行竞争和自我防御。
相比之下，在液体罐中生长的孢子有着不同的优先事项。它们的遗传活动集中在寻找和吸收铁元素（这是一种在液体环境中通常很稀缺的营养物质）以及产生特定的毒素上。它们并没有开启那些重型切割工具。这表明，液体生长的孢子并未为立即啃食昆虫的盔甲做好充分准备。研究人员通过将这两种类型的孢子喷洒在菜豆螟（一种常见的破坏蔬菜的害虫）幼虫身上来测试这一理论。他们使用了从低浓度到高浓度的不同孢子浓度。
结果显示，两者在时间上有明显的差异，但在最终结果上并无区别。当研究人员使用中等剂量的孢子时，在固体谷物上生长的孢子杀灭昆虫的速度稍快。幼虫死得更快，是因为固体生长的孢子在接触瞬间就已在遗传层面做好了立即攻击昆虫外壳的准备。液体生长的孢子启动得稍慢，可能是因为它们在降落在昆虫身上后，需要重新启动自身的切割工具。然而，当研究人员使用高浓度孢子时，这种差异消失了。在高剂量下，无论哪种类型的孢子都在三天内杀死了所有昆虫。由于攻击者的数量极其庞大，无论孢子在遗传上是否已为即时行动做好了准备，都足以压倒昆虫。
这一发现表明，液体培养法是生产生物农药的一种可行替代方案，前提是需要调整施用策略。虽然固体生长的孢子在速度上可能具有领先优势，但如果施用量足够，液体生长的孢子同样致命。研究表明，生长环境导致的遗传差异改变的是攻击的速度，而非任务的最终成败。对于农民和制造商而言，这意味着只要确保交付到农作物上的孢子密度足够高，以补偿起步稍慢的问题，就可以使用更容易控制的液体法来生产这些生物防治剂。真菌仍然是一个强大的工具，其有效性与其说取决于它出生在哪里，不如说取决于有多少个它们被送上了战场。
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