食品中新兴真菌毒素——链格孢毒素的生物合成调控研究进展.pdf

未来食品科学D O I /f f s ,V o l ,N o /食品中新兴真菌毒素 链格孢毒素的生物合成调控研究进展孙帆,曹雪强,余佃贞,武爱波(中国科学院大学,中国科学院上海生命科学研究院上海营养与健康研究所 中国科学院营养代谢与食品安全重点实验室,上海 )收稿日期:基金项目:上海市科技兴农技术创新项目(F )第一作者简介:孙帆()(O R C I D ),女,博士研究生,学士,研究方向为真菌毒素的生物合成和调控.E m a i l s u n f a n s i b s a c c n通信作者简介:武爱波()(O R C I D ),男,研究员,博士,研究方向为食品安全与真菌毒素.E m a i l a b w u s i b s a c c n摘要:链格孢菌(A l t e r n a r i a)是全球范围内引起农作物病害的主要病原菌之一,其产生的链格孢毒素广泛分布于粮食、水果蔬菜等食品中,严重影响食品质量安全.本文主要介绍了动物毒性较强、研究较为深入的三大类非寄主专化型链格孢毒素:二苯并吡喃酮衍生物:交链孢酚(a l t e r n a r i o l,AOH)、交链孢酚单甲醚(a l t e r n a r i o lm o n o m e t h y l e t h e r,AME)、交链孢烯(a l t e n u e n e,A L T);苝衍生物:交链孢毒素(a l t e r t o x i n s I/I I/I I I,AT X I/I I/I I I);四氨基酸衍生物:细交链孢菌酮酸(t e n u a z o n i ca c i d,T e A).本文综述了近年来国内外主要链格孢毒素的生物合成和调控相关的研究进展,为食品中链格孢毒素污染的安全控制提供有价值的理论参考.关键词:链格孢毒素;生物合成;调控;二苯并吡喃酮衍生物;四氨基酸衍生物R e s e a r c hP r o g r e s s i nB i o s y n t h e t i cR e g u l a t i o no fA l t e r n a r i aT o x i n s,a nE m e r g i n gM y c o t o x i n i nF o o dS UNF a n,C A OX u e q i a n g,YUD i a n z h e n,WU A i b o(C h i n e s eA c a d e m yo fS c i e n c e sK e yL a b o r a t o r yo fN u t r i t i o n,M e t a b o l i s ma n dF o o dS a f e t y,S h a n g h a i I n s t i t u t eo fN u t r i t i o na n dH e a l t h,S h a n g h a i I n s t i t u t e s f o rB i o l o g i c a lS c i e n c e s,C h i n e s eA c a d e m yo fS c i e n c e s,U n i v e r s i t yo fC h i n e s eA c a d e m yo fS c i e n c e s,S h a n g h a i ,C h i n a)A b s t r a c t:A l t e r n a r i ag e n u s i so n eo f t h em a j o rp a t h o g e n s c a u s i n gc r o pd i s e a s e s i nt h ew o r l d A l t e r n a r i at o x i n sp r o d u c e da r ew i d e l yd i s t r i b u t e d i ng r a i n,f r u i t s,v e g e t a b l e s,t os e r i o u s l ya f f e c tt h eq u a l i t ya n ds a f e t yo ff o o d s T h em o s ts t u d i e dn o n h o s t s p e c i f i cA l t e r n a r i at o x i n s c a nb ed i v i d e d i n t o t h r e e s t r u c t u r a l g r o u p s:d i b e n z o p y r o n ed e r i v a t i v e s(a l t e r n a r i o l,a l t e r n a r i o lm o n o m e t h y l e t h e r,a l t e n u e n e),p e r y l e n ed e r i v a t i v e s(a l t e r t o x i n s I,I I,I I I)a n dt e t r a m i ca c i dd e r i v a t i v e(t e n u a z o n i ca c i d)H e r e,t h e r e s e a r c hp r o g r e s so fA l t e r n a r i at o x i n sb i o s y n t h e s i sa n dt h er e g u l a t i o no fA l t e r n a r i at o x i n sp r o d u c t i o ni nr e c e n ty e a r sw i l lb er e v i e w e d T h i sr e v i e ww i l l p r o v i d ev a l u a b l e t h e o r e t i c a l r e f e r e n c e s f o r t h ec o n t r o l o fA l t e r n a r i at o x i n sc o n t a m i n a t i o n i nf o o d s K e y w o r d s:A l t e r n a r i at o x i n s;b i o s y n t h e s i s;r e g u l a t i o n;d i b e n z o p y r o n ed e r i v a t i v e s;t e t r a m i ca c i dd e r i v a t i v e中图分类号:R 文献标志码:A文章编号:()未 来 食 品 科 学 ,V o l ,N o 引文格式 孙帆 曹雪强 余佃贞 等敭食品中新兴真菌毒素 链格孢毒素的生物合成调控研究进展 J 敭未来食品科学 敭 D O I 敭 f f s 敭 h t t p f f s 敭 g z h u 敭 e d u 敭 c n S UNF a n C AO X u e q i a n g YU D i a n z h e n e ta l 敭R e s e a r c hp r o g r e s si nb i o s y n t h e t i cr e g u l a t i o no fA l t e r n a r i at o x i n s a ne m e r g i n g m y c o t o x i ni nf o o d J 敭F u t u r eF o o dS c i e n c e 敭D O I 敭 f f s 敭 h t t p f f s 敭 g z h u 敭 e d u 敭 c n 真菌毒素是由真菌产生的一类对人和动物具有毒性的次级代谢产物,目前已成为食品、饲料及其原料中的主要污染物之一.据报道,世界上高达 的农作物可能会受到真菌毒素的污染,大约 亿人在长期慢性摄入真菌毒素.近年来,随着人民食品安全意识的提高及科学技术的发展,来源于链格孢菌(A l t e r n a r i a)的真菌毒素逐渐引起人们的关注.链格孢毒素分布广泛,常见于谷物(小麦、玉米、大米)、蔬菜(番茄、辣椒、胡萝卜)、水果(苹果、草莓、橘子、梨、大枣)等食用农产品及其制品中.链格孢毒素可分为寄主专化型毒素和非寄主专化型毒素,前者是链格孢菌与其寄主植物互作过程中特异性产生的植物毒素,对链格孢菌的致病性具有重要作用.非寄主专化型毒素没有寄主特异性,如交链孢酚(a l t e r n a r i o l,AOH)、交链孢酚单甲醚(a l t e r n a r i o lm o n o m e t h y l e t h e r,AME)、交链孢 霉 烯(a l t e n u e n e,A L T)、细 交 链 孢 菌 酮 酸(t e n u a z o n i ca c i d,T e A)、交链孢毒素(a l t e r t o x i n s I/I I/I I I,AT X I/I I/I I I)等.链格孢毒素的研究主要集中于定量定性检测、风险评估、代谢途径及调控机制等方面.风险评估的研究为相关法律法规的制定提供了一定的参考,从而通过立法设定安全限量标准来“软性”控制毒素的危害.代谢途径的研究则为“硬性”控制策略提供了理论依据.本文从链格孢毒素的产生菌、化学结构、毒性、生物合成和调控等方面展开论述和探讨,为更好、更有效地控制链格孢毒素污染提供了一定的理论基础.链格孢毒素的产毒菌和污染能力链格孢毒素是链格孢属(A l t e r n a r i a)真菌产生的一种次级代谢产物.链格孢属隶属于真菌界、子囊菌门、子囊菌亚门、座囊菌纲、格孢腔目、孢腔菌科,包含 多个种,在自然界中广泛分布,分为腐生菌、内生菌和寄生菌.腐生物种通常存在于有机质或水中;内生物种一般寄生于植物体内;致病物种能侵染植物和动物,引起真菌性病变.作为重要的植物病原真菌,链格孢属真菌能侵染 多种植物,包括小麦、玉米、大米、苹果、草莓、橘子、梨、大枣、番茄、辣椒、胡萝卜、油菜籽、葵花等粮食和经济作物,这种侵染可发生在农作物种植、采后、运输和贮藏阶段,通常引起黑斑病和腐坏.当植物受到链格孢菌的侵染时,通常会在其表面呈现出肉眼可见的腐坏区域,并且链格孢毒素可以从腐烂组织扩散转移至周围未腐坏的区域,在食品加工过程中,仅去掉腐坏部分并不能解决链格孢毒素污染的问题.据报道,在一些深加工农产品和食品中(如面粉、果蔬汁、酒类、食用油等)均检测到了链格孢毒素的存在:面粉中AOH、T e A的含量分别为 、g/k g;苹果汁中T e A含量为 n g/g,橘子汁中AOH含量为 g/k g,红葡萄汁中A OH含量为 g/L;啤酒中A OH的含 量为 g/L,在红酒中可达 g/k g;葵花籽油中AOH的含量为 n g/g,T e A含量为 n g/g,AT X I检出范围为 n g/g.欧洲食品安全局建议食品中AOH和AME的每日摄入量不超过 n g/k g/d,T e A和腾毒素(t e n t o x i n,T E N)不超过 n g/k g/d.综上,人们日常生活中摄入链格孢毒素的量极易超过建议量,因此过量摄入链格孢毒素 成为食品安 全领 域 的 一 种 巨 大隐患.,V o l ,N o 未 来 食 品 科 学 大部分植物病原链格孢菌均可产生链格孢毒素.O s t r y等 研究发现,互隔交链孢(Aa l t e r n a t a)、白菜链格孢(Ab r a s si c a e)、决明链格孢(Ac a s s i a e)、柑橘链格孢(Ac i t r i)、瓜链格孢(Ac u c u m e r i n a)、茄链格孢(As o l a n i)、细交链格孢(At e n u i s s i m a)等数十种链格孢菌均能产生一种或数种真菌毒素.其中产毒菌Aa l t e r n a t a最重要、分布最广泛,能同时产生AOH、AME、A L T、T e A、AT X I/I I/I I I等毒素.目前除了链格孢菌,在稻瘟病菌(P y r i c u l a r i ao r y z a e)、高粱点霉(P h o m as o r g h i n a)、高粱附球菌(E p i c o c c u ms o r g h i n u m)中也发现了链格孢毒素的产生 .链格孢毒素概况 链格孢毒素的结构图代表性链格孢毒素的结构F i g S t r u c t u r eo f r e p r e s e n t a t i v eA l t e r n a r i at o x i n s目前分离、鉴定的毒性链格孢菌次生代谢产物约有 余种,其中动物毒性较强、研究较为深入的链格孢毒素主要包括二苯并吡喃酮衍生物、苝衍生物和四氨基酸衍生物.二苯并吡喃酮类链格孢毒素包括AOH、AME和A L T等.AOH的结构为,三羟基 甲基 氢二苯并吡喃 酮,AME是AOH甲基化修饰的衍生物,A L T是AME经羟基化、脱氢、环化后的产物(图).在溶解性方面,AOH微溶于水,难溶于乙醇,可溶于二甲基亚砜(d i m e t h y ls u l f o x i d e,DM S O)或N,N二甲基甲酰胺(N,N d i m e t h y l f o r m a m i d e,DMF);AME可溶于二氯甲烷或甲醇;A L T可溶于DM S O.苝类链格孢毒素,包括AT X I、AT X I I、AT X I I I和匐柄霉毒素.AT X家族链格孢毒素以苝的碳链为框架基础,AT X I I是在AT X I的基础上发生氧化反应生成,位羟基上的氧原子与、位碳原子成环(图).AT X I几乎 不 溶 于 水,可 溶 于 二 氯 甲 烷 或 甲 醇,AT X I I可溶于DM S O.四氨基酸衍生物类链格孢毒素主要包括T e A及其同分异构体 异细交链 孢 菌 酮 酸(i s o m e r t e n u a z o n i ca c i d,I s o T e A).T e A结构为 乙酰基 仲丁基 羟基 吡咯啉 酮(图).T e A是链格孢菌中含量较高的代谢产物之一.T e A为褐色油状物质,微溶于水,易溶于多种有机溶剂如丙酮、氯仿、乙醇、甲醇、乙酸乙酯等.T e A本身非常不稳定,容易在不同p H值、不同温度、不同溶液介质条件下发生构象变化,生成异构体I s o T e A(图),因此一般利用T e A强螯合剂的性质将其转化为稳定的铜盐C u(T e A)来保存.链格孢毒素毒性图代表性链格孢毒素的毒性作用机理F i g T o x i cm e c h a n i s mo f r e p r e s e n t a t i v eA l t e r n a r i at o x i n二苯并吡喃酮类链格孢毒素AOH具有拓扑异构酶毒性,可以造成细胞内D NA双链断裂(图),因而具有致突变和致癌毒性,容易引起细胞的诱变 未 来 食 品 科 学 ,V o l ,N o 和转化;并 能 够 减 弱 细 胞 增 殖 能 力,阻 断 细 胞 周期,.AME可以增加凋亡细胞的数量.除上述细胞毒性之外,AOH和AME在动物体内还具有亚急性毒性、致畸性和胚胎毒性,AOH可以引发免疫系统紊乱,还能作为雌激素类似物影响个体的生育能力 .苝类链格孢毒素S T T X I I I、AT X I I具有致突变性和基因毒性,作用原理是:与D NA形成加合物,进而被D NA糖基化酶识别造成D NA缺口(图).相比于AOH来说,苝类链格孢毒素造成的D NA损伤所需修复时间较长.人体肠道吸收细胞模型实验结果表明,AT X I可以穿过肠壁,经由血液循环全身而发挥作用;AT X I I则仅能在消化道发生作用.T e A在体外实验中表现出低毒性和低诱变性 .在动物体内表现出急性毒性及与其他毒素的协同作用,哺乳动物摄入后的症状通常有:头晕、流涎、呕吐、心跳过速、内脏出血、循环衰竭、运动功能障碍等,甚至死亡.T e A的作用机理为抑制真核细胞核糖体中蛋白质的形成(图).链格孢毒素的生物合成机制 二苯并吡喃酮类链格孢毒素的生物合成S a h a等 在Aa l t e r n a t a中鉴定出 个聚酮合成酶(p o l y k e t i d es y n t h a s e,P K S)编码基因以筛选AOH和AME合成基因,R NA表达水平显示p k s J和p k s H两种迭代I型P K S编码基因与AOH和AME的合成有关,但该发现缺少直接的实验数据支撑.C h o o i等 在小麦病原菌P a r a s t a g o n o s p o r an o d o r u m中利用反向遗传学鉴定出了AOH的合成注:(A)AOH生物合成基因簇的结构;(B)AOH、AME和A L T的生物合成路径;(C)T e A生物合成酶基因及其结构;(D)T e A的生物合成路径.图主要链格孢毒素A O H、T e A的生物合成酶和合成路径,F i g T h eb i o s y n t h e t i ce n z y m e sa n dp a t h w a yo fm a j o rA l t e r n a r i at o x i n sA O Ha n dT e A,V o l ,N o 未 来 食 品 科 学 基 因S n PK S ,并 预 测 了Aa l t e r n a t a中 参 与AOH合 成 的 基 因 是p k s I而 非p k s J和p k s H.S n P K S 的发现为寻找链格孢菌中A OH合成酶提供了 借 鉴 和 参 考.W e n d e r o t h等 在Aa l t e r n a t a中研究了S n P k s 的同源基因p k s I的功能,并首次通过靶向基因突变和异源表达确定了链格孢菌中AOH和AME等二苯并吡喃酮类链格孢毒素生物合成的基因簇(图 a).这个长度约 k b的基因簇包括I型聚酮合酶基因p k s I、O甲基转移酶基因o m t I、F A D依赖型单加氧酶基因m o x I、短链脱氢酶 基 因s d r I、假 定 的 外 二 醇 双 氧 化 酶 基 因d o x I和转录因子基因a o h R.基于基因敲除和前体饲喂实验,研究人员推测AOH及其衍生物的生物合成途径为:前体单元乙酰辅酶A和延伸单元丙二酰辅酶A在P k s I的作用下,通过I型聚酮合酶途径合成AOH,Om t I将AOH甲基化修饰为AME,AME经M o x I加羟基修饰形成 OH AME,S d r I催 化 OH AME加 氢 开 环 形 成 细 格 菌 素(a l t e n u s i n,A L N),A L N在D o x I催化下,进一步转化为A L T(图 b).苝类链格孢毒素的生物合成苝类链格孢毒素也属于聚酮类化合物,目前还没有针对AT X家族链格孢毒素生物合成的相关研究.Z h a oD o n g l i n等 猜 测 苝 类 链 格 孢 毒 素a l t e r n a t o n eA的合成路径为:以丙二酰辅酶A前体,依赖I型聚酮合酶途径进行合成萘骨架,随后经过氧化、还原、异构、加 成 等 修 饰 过 程,最 终 合 成a l t e r n a t o n eA,但目前仍缺乏相应的遗传或生化研究来验证该合成途径.A d a m等 在煙草尾孢(C e r c o s p o r an i c o t i a n a e)中解析出负责苝醌类真菌毒素尾孢菌素的生物合成基 因 簇 和 合 成 途 径,该 基 因 簇 包 含C T B (c e r c o s p o r i nt o x i nb i o s y n t h e s i s)共个编码基因,共同负责尾孢菌素的生物合成.C T B 本质为非还原 型 聚 酮 合 成 酶(n o n r e d u c i n g p o l y k e t i d es y n t h a s e,N R P K S),催化一个乙酰辅酶A和个丙二酰辅酶A反应生成正戊内酯;之后在C T B 的O甲基转移酶活性催化下加甲基生成决明内酯,C T B 的加单氧酶活性进一步反应,脱去一分 子C O;接着在O甲基转移酶C T B、酮还原酶C T B、氧化还原酶C T B、氧化还原酶C T B 的修饰下生成产物尾孢菌素;该基因簇的基因表达受锌指转录因子C T B 调节,最终产物尾孢菌素由主要协同转运蛋白超家族(m a j o r f a c i l i t a t o rs u p e r f a m i l y,MF S)转运体C T B 输送到胞外.M a l a i k a等 通过构建突变体和质谱代谢物分析实验发现,甜菜褐斑病菌(Cb e t i c o l a)和 一 种 痂 囊 腔 菌 属 真 菌(E l s i n o f a w c e t t i i)中存在负责尾孢菌素生物合成的C T B基因簇,并证明该基因簇在其他几种植物病原真菌中具有高度保守性,这些研究结果为解析链格孢菌中AT X的生物合成机制提供了一定的参考.T e A的生物合成T e A是链格孢菌、稻瘟病菌、高粱点霉等植物病原真菌均可产生的一种四氨基酸衍生物.在细链格孢(At e n u i s)中进行标记化合物实验时发现,T e A的合成前体物质为异亮氨酸和乙酰乙酰辅酶A.但在链格孢菌中,其生物合成基因(簇)和合成路径仍未被解析出来,因此可以参考其他物种中T e A的合成机制.Y u n等 首次在稻瘟病菌中鉴定出T e A的生物合成基因T A S(T e As y n t h e t a s e).T e A由一分子异亮氨酸和一分子乙酰乙酰辅酶A通过T A S 合成.T A S 由非核糖体肽合成酶(n o n r i b o s o m a lp e p t i d e s y n t h e t a s e,N R P S)和 聚 酮 合 成 酶(p o l y k e t i d es y n t h a s e,P K S)共同组成,是一种独特的N R P S P K S杂化酶.T A S 包括腺苷化酶结构域(a d e n y l a t i o n,A)、缩合酶结构域(c o n d e n s a t i o n,C)、肽基载体蛋白(p e p t i d y l c a r r i e rp r o t e i n,P C P)和酮基合成酶结构(k e t o s y n t h a s e,K S)(图 c).T e A的生物合成过程为:首先一分子L异亮氨酸在腺苷化酶结构域A的催化下,与肽基载体蛋白P C P相连;之后在缩合酶结构域C的催化下,L异亮氨酸上的氨基与乙酰乙酰辅酶A内部羰基发生缩合反应,生成酰胺键;最终在结构域K S的催化下,经过环化、释放碳骨架,生成产物T e A(图 d).之后该团队又发现了一个对T e A合成有正向调控作用的锌指转录因子编码基因T A S 位于T A S 基因上游,以及一个全局性调 控因子L a e A的同源蛋白P o L A E.T A S 和P o L A E 两基因的敲除突变体在任何形式的诱导下,均会失去产T e A的能力,这 未 来 食 品 科 学 ,V o l ,N o 表明两个基因在T e A生物合成调控方面具有重要作用.T A S 是迄今为止报道的第一个真菌N R P S P K S酶,这说明真菌毒素T e A的生物合成基因在较长一段时间内一直未被发现.随着真菌全基因组技术的快速发展,越来越多次生代谢产物的合成基因被鉴定出来,包括大量的P K S和N P R S基因(簇),这将有助于进一步研究链格孢菌中T e A的生物合成途径和调控机制.近期,研究人员 在Aa l t e r n a t a中 发 现 了 与T A S 同 源 性 较 高 的 基 因 并 命 名 为A a T A S(A l t e r n a r i aa l t e r n a t aT e As y n t h e t a s e),根据保守结构域分析,该基因编码蛋白A a T A S 同样是一种N R P S P K S杂合酶,包含C A P C P K S功能结构域,通过基因敲除和基因回补实验证明,A a T A S 基因负责T e A的生物合成;同时,在A a T A S 基因的毗邻上游处还发现了一个MF S基因并命名为A a MF S,通过反向遗传学研究发现敲除该基因之后胞外T e A的产量下降,这表明该基因编码蛋白主要负责T e A的跨膜转运.链格孢毒素的调控机制 环境因素的调控注:箭头表示激活或正调控,“T”型线表示抑制或负调控.图主要链格孢毒素A O H、T e A的调控因素及调控机制F i g R e g u l a t o r y f a c t o r sa n dm e c h a n i s m so fm a j o rA l t e r n a r i at o x i n sA O Ha n dT e A最初研究人员认为光照能抑制链格孢毒素的合成.在Aa l t e r n a t a生长后期,白光能够抑制链格孢菌AOH和AME的产生,但对菌丝生物量没有显著影响.在指数生长期时(第天)光照处理 h,几乎完全 抑制了第天的AOH和AME两种毒素的产生.H g g b l o m等 对种链格孢真菌进行光照处理,结果发现AOH和AME的产量均显著降低.连续蓝光(n m)导致AOH和AME的产量分别降低了 和,而连续红光(n m)则对毒素水平无显著影响.N a nJ i a n g等 发现低剂量UV C照射可增加染菌番茄中的酚类物质含量,从而减少真菌毒素AOH、AME和T e A的产生和渗透.光照对链格孢毒素的调控作用可能是通过影响分生孢子的发育、毒素生物合成基因的mR NA水平、前体供应和信号分子c AMP的含量等方式来实现的.通过对分子机制的探究,研究人员于 年发现白领蛋白L r e A在蓝光感知过程中发挥了重要作用:野生型A l t e r n a r i aa l t e r n a t a仅能在蓝光诱导下释放AT X,而 L r e A缺失突变体在黑暗条件下就 ,V o l ,N o 未 来 食 品 科 学 具有较强的AT X生产能力;此外,光照对AOH的诱导过程也是依赖于L r e A蛋白发挥作用(图),并且在敲除L r e A基因之后,还有其他的蓝光受体能够继续发挥作用.研究表明,红光能够被光敏色素F p h A感知,蓝光通过L r e A和L r e B蛋白复合体发挥作用,两者均是通过H o g A激酶信号途径传递入细胞核中,从而进一步调节光照相关基因的表达水平,并且对A OH毒素的产生具有一定的促进作用.综上所述,光照影响真菌毒素的合成尚存在一些矛盾,因此仍需要研究人员们作进一步的验证和确认.温度和水活度是影响链格孢毒素产生的两个重要环境因子.研究表明,链格孢菌在低于的条件下,生长和产毒量均显著受到抑制;T e A、AOH和AME最佳产毒温度分别是、,最佳水活度均需高于 .温度和水活度对链格孢毒素 产 毒 的 影 响 因 菌 株 差 异 存 在 较 大 的 区 别.V a q u e r a等 发现,当温度低于时,树状链格孢(Aa r b o r e s c e n s)依然能产生 g/g较高质量浓度的T e A.C a b r a l等 针对两株番茄来源的链格孢菌的研究发现,在 温度范围内均能产生 g/g高质量浓度的T e A,而AME的最佳生成温度为.P r e n d e s等 从阿根廷产酒葡萄中分离出三株Aa l t e r n a t a,研究不同水活度、温度等对它们菌丝生长和AOH、AME、T e A 种毒素产量的影响,实验表明菌丝生长最快、毒素产量最高的实验条件均为、水活度 .真菌生长环境中的渗透压也会影响链格孢毒素的合成.G r a f等 研究发现,Aa l t e r n a t a在高渗透势环境下几乎不产生AOH.研究人员发现高渗透势的环境可以改变甘油高渗透压级联通路(h i g ho s m o l a r i t yg l y c e r o lc a s c a d e,HO G)中A a HO G蛋 白(Aa l t e r n a t aHO G)的 磷 酸 化 状 态,而 敲 除A a HO G基因之后的突变体菌株则失去了AOH的合成能力,这表明A a HO G蛋白在调控AOH生物合成过程中发挥了重要作用.营养因素的调控营养成分如碳源、氮源、盐离子不仅影响真菌的生长,还能参与调控次级代谢的生物合成.在Aa l t e r n a t a菌 的 培 养 体 系 中 添 加 酵 母 提 取 物,AOH的产量显著下降.根据传统的真菌毒素形成理论,限制必需营养素的供应可以触发代谢模式的变化,转变后的代谢模式对应其伴生的真菌毒素产生模式,而酵母提取物则消除了这种必需营养素的缺乏困扰.研究表明,精氨酸及其分解代谢产物尿素也可以作为氮源抑制Aa l t e r n a t a中AOH、AME、T e A的生物合成.在At e n u i s菌种中,重金属离子Z n和C u的存在可以抑制AOH的合成,这可能是由于这两种金属离子可以跟合成酶中的巯基发生反应,从而抑制AOH合成酶的活性,降低AOH的产量.转录调控因子转录调控因子是真菌次级代谢产物复杂的调控网络中的关键因素,分为全局性转录调控因子和特异性转录调控因子.参与渗透压调控AOH生物合成 的A a HO G蛋 白 则 属 于 全 局 性 调 控 因 子.H u a n gY i等 发现,通 过新霉素抑 制磷脂 酶C(p h o s p h o l i p a s eC,P L C)介导的C a信号转导通路,AOH、AME、A L T的毒素产量降低,外源补充C a后产毒量部分恢复,这表明该过程中有全局性转录 调 控 因 子 参 与 该 反 应.研 究 发 现,曲 霉 中L a e A和V e A两个全局性调控因子可以调节次生代谢产物生物合成.E s t i a r t e等 在Aa l t e r n a t a的基因组中发现了L a e A和V e A基因的同源序列,敲除L a e A或V e A基因,AOH、AME的产量均可降低,并且AOH生物合成基因p k s J和a l t R转录水平也呈大体下降趋势,这表明L a e A和V e A正调控AOH和AME的生物合成.特异性调控因子能够特异性地调控某一种次级代谢产物的合成,通常位于该产物合成基因簇内部.W e n d e r o t h等 发现转录因子a o h R的缺失会导致p k s I的表达量降低,AOH产量减少,而回补a o h R则会引起p k s I表达量恢复,AOH的产量升高,这表明A o h R正调控AOH的合成.鉴于a o h R位于AOH合成基因簇的内部,因此A o h R可能是通过结合AOH合成基因启动子区域对其合成表达进行特异性调控.结语链格孢毒素在世界范围内对农产品均造成了不同程度的污染,但目前除德国的巴伐利亚州 未 来 食 品 科 学 ,V o l ,N o 外,其他国家仍未出台有关链格孢毒素的详细法律法规政策或控制措施.虽然链格孢毒素在食品中的含量一般较低,但长期摄入含低剂量链格孢毒素 的 食 物,可 能 会 引 起 慢 性 中 毒 或 其 他 慢 性疾病.大多食品可能会同时受到多种真菌毒素的混合污染,不同种类的链格孢毒素之间可能会存在一定的协同作用,混合毒素的毒性和影响力则会大大增强;链格孢毒素在动植物体内经羟基化、糖基化、硫酸化修饰形成的隐蔽型毒素,这较大程度上增加了链格孢毒素污染的复杂性:这使得链格孢毒素及其它真菌毒素的混合毒素毒理研究成为当前必要而迫切的研究问题.此外,研究链格孢毒素生物合成通路及调控机制可以揭示毒素发生过程中众多关键基因的功能,这将有助于解析相关分子的识别机制,并对链格孢毒素的污染“硬控制”具有重要的参考意义.在链格孢毒素污染的预防控制方面,李培武等 认为,真菌毒素的控制主要包括种措施:控制霉菌的生长、控制菌株的产毒和消减毒素,其中控制真菌的生长和产毒水平等预防措施更为重要.作物收获之前,为了保证农作物的最适生长条件,难以通过调节温度、水活度、光照等条件来减少链格孢毒素的产生,但可以通过选育优良抗霉菌作物品种来达到预防链格孢菌侵染的目的.在农作物的贮存、运输过程中,可以通过改变温度、水活度等贮存条件或通过消毒、高温加工等方式降低链格孢毒素污染的严重程度.综上所述,由于链格孢毒素的潜在危害较大,因此必须采取积极的应对措施.首先,研发灵敏、高效的多组分链格孢毒素检测方法,是一切工作的基础;其次,需要对多种链格孢毒素(甚至链格孢毒素与其它真菌毒素混合)产生的毒理学影响进行相关安全性评价,并收集多年多点风险监测与评估数据,为制订食品中链格孢毒素的安全限量标准提供一定的理论参考;未来要深入探究链格孢毒素的生物合成和调控机制,发现毒素合成通路上的关键蛋白,研发链格孢菌产毒抑制剂与降解酶制剂等控制技术与产品,争取在源头上解决食品中链格孢菌毒素污染的问题.参考文献:E S K O L A M K O S G E L L I O T T C T e ta l 敭 W o r l d w i d ec o n t a m i n a t i o no ff o o d c r o p s w i t h m y c o t o x i n s V a l i d i t yo ft h ew i d e l yc i t e d F A Oe s t i m a t e o f J 敭C r i t i c a lR e v i e w si nF o o dS c i e n c e a n dN u t r i t i o n 敭 D O I 敭 敭 敭 敭 D EM E R SM敭A l t e r n a r i a a l t e r n a t aa s e n d o p h y t e a n dp a t h o g e n J 敭M i c r o b i o l o g y R e a d i n g E n g l a n d 敭 D O I 敭 m i c 敭 敭 敭 M E E N A M S AMA L S 敭A l t e r n a r i ah o s t s p e c i f i c H S T s t o x i n s A no v e r v i e wo fc h e m i c a lc h a r a c t e r i z a t i o n t a r g e ts i t e s r e g u l a t i o na n d t h e i r t o x i ce f f e c t s J 敭T o x i c o l o g yR e p o r t s 敭 D O I 敭 j 敭 t o x r e p 敭 敭 敭 敭 崔迪 王继华 陈捷 等敭链格孢属真菌对农作物的危害 J 敭哈尔滨师范大学自然科学学报 敭 P I N T OVEF P A T R I A R C A A敭A l t e r n a r i as p e c i e sa n dt h e i ra s s o c i a t e dm y c o t o x i n s J 敭M e t h o d s i nM o l e c u l a rB i o l o g y 敭 D O I 敭 _ 敭 任美佳 张华平 钟聪慧 等敭库尔勒 香 梨 黑 斑 病 病 原 鉴定 J 敭石河子大学学报 自然科学版 敭D O I 敭 j 敭 c n k i 敭 n 敭 敭 敭 敭