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鐮刀真菌(Fusarium spp.)是一種重要的植物病原菌，屬無性真菌類，有性時期為子囊菌門，種類繁多、分布極廣，普遍存在于土壤及動植物有機體上。該菌易侵染多種糧食和經(jīng)濟作物，引起根腐、莖腐和穗(粒)腐等多種病害，造成作物減產(chǎn)，給世界范圍內(nèi)農(nóng)作物生產(chǎn)帶來嚴(yán)重破壞。 鐮刀菌真菌毒素種類較多，單端孢霉烯族毒素(Trichothecenes)、伏馬菌素(Fumonisin)和玉米赤霉烯酮(Zearalenone)是三類最主要的鐮刀菌真菌毒素，主要由禾谷鐮刀菌(F.raminearum)、輪枝鐮刀菌(F. verticillioides)和大刀鐮刀菌(F.culmorum)等產(chǎn)生。近年來，隨著鐮刀菌屬全基因組測序工作的巨大突破，鐮刀菌真菌毒素的分子生物學(xué)研究正逐漸成為研究熱點并不斷取得重要進展。鐮刀菌基因組中一系列參與調(diào)控真菌毒素生物合成的相關(guān)功能基因和基因族正日漸被發(fā)掘和研究。 鐮刀真菌鐮刀菌屬是1809年Link首先在著生于子座上具有紡錘形、不分割孢子的粉紅鐮刀菌命名基礎(chǔ)上建立起來的。1935年，德國的Wollenweber和Reinking出版了第一本鐮刀菌專著，描述了至今仍保存的兩個模式版本，其中一個是禾谷鐮刀菌，另一個是接骨木鐮刀菌。也首次提出了較完整的鐮刀菌分類系統(tǒng)，成為其分類研究的基礎(chǔ)。隨著純培養(yǎng)方法在鐮刀菌屬鑒定工作中的進展，子座或分生孢子座不再是鐮刀菌屬的決定性特征，而具有產(chǎn)生各種類型跟踵狀足細胞的紡錘形大型分生孢子發(fā)現(xiàn)，被認(rèn)為是區(qū)分種的穩(wěn)定性特征，已發(fā)現(xiàn)的鐮刀菌有44個種和7個變種。 鐮刀真菌是一類世界性分布的真菌，廣泛分布在土壤和動植物有機體上，不僅在溫帶和熱帶地區(qū)的耕作土壤中生長良好，甚至在嚴(yán)寒的北極和干旱炎熱的沙漠也能生長，是經(jīng)常被植物病理學(xué)家分離到的真菌之一。鐮刀菌可侵染多種植物包括糧食作物、經(jīng)濟作物、藥用植物及觀賞植物，引起植物的根腐、莖腐、莖基腐、花腐和穗腐等多種病害，可作為寄主的植物達100余種。鐮刀菌侵染寄主植物維管束系統(tǒng)，破壞植物的輸導(dǎo)組織維管束，并產(chǎn)生毒素危害作物，造成作物萎蔫死亡，影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)，屬于生產(chǎn)上防治最艱難的重要病害之一，在世界范圍內(nèi)造成許多毀滅性的植物病害，如尖孢鐮刀菌和禾谷鐮刀菌、串珠鐮刀菌造成巴拿馬香蕉萎蔫病，黃色鐮刀菌造成甘蔗頂腐病、水褚惡苗病等，茄類鐮刀菌可以導(dǎo)致世界范圍的根腐病 。 鐮刀菌也是人類和動物的條件致病菌，可以造成人類和動物的皮膚損傷或免疫力下降，如串珠鐮刀菌伍如，茄病鐮刀菌，尖孢鐮刀菌等也是引起角膜炎、角膜潰瘍最常見的病原菌之一，還會引起內(nèi)眼炎，骨髓炎，關(guān)節(jié)炎，鼻竇感染，甲真菌病和足菌腫等。 鐮刀菌真菌毒素的主要種類1. 單端孢霉烯族毒素 單端孢霉烯族毒素是主要由禾谷鐮刀菌在低溫條件下產(chǎn)生的重要次生代謝產(chǎn)物，自然界中廣泛存在，多見于久儲藏的糧食作物中，誤食后易導(dǎo)致嚴(yán)重疾病甚至死亡。該鐮刀菌毒素主要有A、B型兩種不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)形式，主要指A型T-2毒素、B型脫氧雪腐鐮刀菌烯醇毒素(Deoxynivalenol, DON)，其中T-2毒性很強，而DON為禾谷鐮刀菌產(chǎn)生的最主要真菌毒素。單端孢霉烯族毒素的致病機理主要是抑制蛋白質(zhì)、RNA、DNA等大分子物質(zhì)的合成，破壞細胞膜和酶類的功能，對造血系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)有很強的毒性。食用該毒素易導(dǎo)致惡心、嘔吐、出血性腹瀉以及體內(nèi)器官出血性壞死等。T-2毒素還能引起骨髓壞死，導(dǎo)致血液白細胞數(shù)量減少。DON毒素相對T-2較小，但全球范圍的小麥、大麥、燕麥等農(nóng)產(chǎn)品極易受到該毒素污染。且DON的另一個顯著特征是能在動物和人體內(nèi)以很低的濃度引起疾病，研究表明，若攝入量超過0.25 mg/kg 體重，則導(dǎo)致小鼠免疫系統(tǒng)受損，豬類甚至更為敏感。 2.伏馬菌素 伏馬菌素是一種主要由輪枝鐮刀菌產(chǎn)生的、主要存在于玉米等農(nóng)產(chǎn)品中的真菌毒素。伏馬菌素在全世界范圍內(nèi)廣泛存在，主要以FB1、FB2和FB3三種形式存在，其中FB1是危害最廣和研究最多的伏馬菌素。伏馬菌素對動物危害性嚴(yán)重，不同動物種類主要危害的器官有差異，例如可引起馬腦組織壞死，嚴(yán)重時可致死；同時能引起大鼠的肝腎臟病變和豬的慢性肺病。伏馬菌素與人類某些癌癥的發(fā)生密切相關(guān)。FB1更是普遍存在于人類日常飲食之中，并被國際癌癥研究中心(IARC)評定為2B類致癌物。伏馬菌素致病機理尚未十分明確，可能存在多種生物機制導(dǎo)致其具有致癌性。研究表明，F(xiàn)B1能通過誘導(dǎo)染色體和微核變異引發(fā)大鼠的肝臟癌變。進一步分析發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)B1可能主要通過引發(fā)DNA的過氧化損傷而致病。另一種可能機理是，F(xiàn)B1參與破壞鞘脂類生物調(diào)控途徑和抑制神經(jīng)酰胺酶合成。也有報道稱，F(xiàn)B1通過擾亂正常的細胞分化和凋亡進程而引起癌變。 3.玉米赤霉烯酮 玉米赤霉烯酮是一種相對低毒的真菌毒素，主要由一些重要的土壤鐮刀菌類產(chǎn)生，諸如禾谷鐮刀菌、大刀鐮刀菌等。玉米、高粱、小麥和水稻等常見農(nóng)產(chǎn)品常受其污染。此外，面粉、啤酒等農(nóng)產(chǎn)品加工品中也常能檢測到該毒素的存在。該毒素能導(dǎo)致豬的生殖系統(tǒng)障礙，同時也能引起肝臟病變，還能導(dǎo)致大鼠的肺功能降低。對人體，玉米赤霉烯酮能夠降低女性子宮內(nèi)黃酮體分泌和影響子宮組織形態(tài)，導(dǎo)致生殖疾病。 鐮刀霉菌的抑制研究霉菌引起的糧食和飼料腐爛給全世界都造成了巨大的經(jīng)濟損失，而且污染的霉菌形成的孢子和真菌毒素造成了嚴(yán)重的危害。為了防止大量的糧食腐爛，人們嘗試著用過許多種方法，包括添加適當(dāng)?shù)谋峄虮猁}等化學(xué)防腐劑以及改良包裝環(huán)境，但往往收效甚微，并且化學(xué)試劑的添加除了增加了食品的不安全性外，還導(dǎo)致了耐藥菌株的出現(xiàn)。物理方法則存在殺菌非常不徹底的缺陷，無法有效延長食物的保質(zhì)期。霉菌與其它微生物之間的相互作用是自然界非常普遍的現(xiàn)象，這種作用導(dǎo)致營養(yǎng)競爭，并影響霉菌生長和毒素的產(chǎn)生 。 抑制物質(zhì)乳酸菌是有著悠久使用史的食品級安全菌株，長期應(yīng)用于發(fā)酵食品的生產(chǎn)和保存中，是重要的食品和飼料生物防腐劑。乳酸菌主要分為乳球菌、乳桿菌、明串珠菌屬、小球菌屬。但具有抑制霉菌活性的大多數(shù)是乳桿菌。它可以通過產(chǎn)生有機酸、脂肪酸、環(huán)膚、二氧化碳、乙醇、過氧化氫、細菌素、抗生素等代謝物來達到抑制細菌和霉菌效果。 抑制真菌毒素的合成早在1981年，EI-Gendy，S.M.等人就發(fā)現(xiàn)Lactobacilillus casei在抑制Aspergillus parasiticus生長的同時，減少了黃曲霉毒素的形成。Gourama認(rèn)為，乳桿菌上清對黃曲霉毒素的合成抑制可能是特殊產(chǎn)物作用的。并在1995年發(fā)現(xiàn)乳酸菌在細胞裂解時，會釋放一些具有抑制霉菌生長的物質(zhì)，減少了真菌毒素的積累，還用透析實驗進行了證實。這種抑制與pH值的降低無關(guān)，但和乳酸菌在對數(shù)生長期合成的低分子量物質(zhì)有關(guān)。該抑制與過氧化氫和有機酸抑制機制不同。它是通過改變霉菌細胞自身蛋白的表達，最終減少真菌毒素的形成 。 乳酸菌抑制真菌毒素的研究主要集中在黃曲霉毒素，至于其它真菌毒素脫氧雪腐鐮刀菌烯醇、玉米赤霉烯酮毒素和儲曲霉毒素等的合成抑制還未見報道。 |
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