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文章导读
薏苡仁不仅是一种中药,也是中国的一种常用食品,具有重要的医疗保健价值。因为薏苡仁富含淀粉和油脂,它很容易被黄曲霉及其黄曲霉毒素 (Aflatoxins, Afs) 污染。预防和控制黄曲霉及其黄曲霉毒素对薏苡仁的污染能够确保其作为药物和食品的安全。
本文由贵州中医药大学周涛团队和中国中医药研究院黄璐琦院士团队联合在 Toxins 期刊发表,研究生周世华和青年教师袁青松为共同第一作者,旨在探讨帕勒隆尼氏假单胞菌抑制黄曲霉的菌丝生长和孢子形成的作用机制。
菌株 B-BH16-1 可抑制孢子和菌丝的关键基因表达,从而引起孢子结构发育受阻及菌丝畸形。
研究过程与结果
作者首先从太子参中分离出内生细菌菌株帕勒隆尼氏假单胞菌 (Pseudomonas palleroniana) B-BH16-1。通过物理隔离的对扣培养方法,发现该菌对黄曲霉菌具有很强的抑制活性,进而分析得出其可通过产生挥发性物质抑制黄曲霉菌的生长。作者采用气相色谱串联质谱质谱联用仪 (GC-MS/MS) 检测技术,鉴定了该菌产生挥发性物质的结构和种类,明确了该菌可产生二甲基二硫醚、十一烯、角鲨烯等近 10 种挥发性物质;这三种物质的相对量均大于 3%,其中十一烯含量最高。
为了明确哪些物质具有抑菌作用,作者购买了这三种挥发物的标准品进行抑菌试验,发现三者均都能显著抑制黄曲霉生长。作者通过显微观察发现了产孢结构的发育和孢子形成受到显著地抑制,其中使用了二甲基二硫的实验组显示出最强的抑制活性。作者结合显微观察和 qPCR 定量分析方法,对孢子和菌丝发育关键基因以及黄曲霉毒素关键基因进行定量分析,明确了该菌能显著抑制孢子发育关键基因 (RodB、FlbC、FlbD) 和菌丝发育关键基因 (Csd1、Csd2、Sam1) 的表达,从而引起孢子形成受阻和菌丝的畸形;并且该菌能显著抑制黄曲霉毒素关键基因 (OMTB、aflS、aflR) 的表达,进而抑制了黄曲霉毒素的合成。由同短期储藏试验分析显示,菌株 B-BH16-1 通过释放挥发性生物活性成分,显著地降低了黄曲霉的污染,并基本抑制了黄曲霉毒素的生物合成。
研究总结
本文鉴定了一种内生细菌:假单胞菌 B-BH16-1 菌株,其具有抑制黄曲霉的菌丝生长和孢子形成的活性。该菌通过释放的二甲基二硫化物、十一烯和角鲨烯抑制了黄曲霉的菌丝生长和孢子形成。并且初步明确该菌通过抑制孢子和菌丝发育关键基因以及黄曲霉毒素关键基因的表达,抑制黄曲霉的菌丝生长和孢子形成以及黄曲霉毒素的生物合成。本文还验证了该菌在薏苡仁储藏过程中,具有防治黄曲霉污染以及阻控黄曲霉毒素积累的作用。这种新鉴定的植物内生细菌能够强烈抑制曲霉的孢子形成和生长以及相关真菌毒素的合成,不仅为预防中药和食品中的黄曲霉污染提供了有价值的潜在策略,而且还可能作为有毒真菌控制的参考。
原文出自 Toxins 期刊:https://www.mdpi.com/2072-6651/15/1/77
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本文同时收录于特刊“Detoxification, Control, and Toxicological Studies on Mycotoxins through Biotechnological Approaches”内,该特刊由江南大学夏雨教授、北京化工大学张桂敏教授、江苏省农业科学院周游助理研究员联合编辑,投稿截止日期为 2023 年 8 月 31 日,欢迎各位专家学者向本期特刊贡献您的最新研究成果。
Toxins 期刊介绍
主编:Jay Fox, Department of Microbiology, University of Virginia, USA
期刊主题涵盖了由生物体产生的各类毒素,如真菌毒素、细菌毒素、植物毒素、动物毒液等,以及各种毒素检测技术、产生与调控的分子机制研究等。
2021 Impact Factor:5.075
2021 CiteScore:6.6
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