[科普中国]-镰刀真菌

镰刀真菌

镰刀菌属是1809年Link首先在着生于子座上具有纺锤形、不分割孢子的粉红镰刀菌命名基础上建立起来的。1935年，德国的Wollenweber和Reinking出版了第一本镰刀菌专著，描述了至今仍保存的两个模式版本，其中一个是禾谷镰刀菌，另一个是接骨木镰刀菌。也首次提出了较完整的镰刀菌分类系统，成为其分类研究的基础。随着纯培养方法在镰刀菌属鉴定工作中的进展，子座或分生孢子座不再是镰刀菌属的决定性特征，而具有产生各种类型跟踵状足细胞的纺锤形大型分生孢子发现，被认为是区分种的稳定性特征，目前已发现的镰刀菌有44个种和7个变种。

镰刀真菌是一类世界性分布的真菌，广泛分布在土壤和动植物有机体上，不仅在温带和热带地区的耕作土壤中生长良好，甚至在严寒的北极和干旱炎热的沙漠也能生长，是经常被植物病理学家分离到的真菌之一。镰刀菌可侵染多种植物包括粮食作物、经济作物、药用植物及观赏植物，引起植物的根腐、茎腐、茎基腐、花腐和穗腐等多种病害，可作为寄主的植物达100余种。镰刀菌侵染寄主植物维管束系统，破坏植物的输导组织维管束，并产生毒素危害作物，造成作物萎蔫死亡，影响作物产量和品质，属于生产上防治最艰难的重要病害之一，在世界范围内造成许多毁灭性的植物病害，如尖孢镰刀菌和禾谷镰刀菌、串珠镰刀菌造成巴拿马香蕉萎蔫病，黄色镰刀菌造成甘蔗顶腐病、水褚恶苗病等，茄类镰刀菌可以导致世界范围的根腐病1。

镰刀菌也是人类和动物的条件致病菌，可以造成人类和动物的皮肤损伤或免疫力下降，如串珠镰刀菌伍如，茄病镰刀菌，尖孢镰刀菌等也是引起角膜炎、角膜溃疡最常见的病原菌之一，还会引起内眼炎，骨髓炎，关节炎，鼻窦感染，甲真菌病和足菌肿等。

镰刀菌真菌毒素的主要种类单端孢霉烯族毒素单端孢霉烯族毒素是主要由禾谷镰刀菌在低温条件下产生的重要次生代谢产物，自然界中广泛存在，多见于久储藏的粮食作物中，误食后易导致严重疾病甚至死亡。该镰刀菌毒素主要有A、B型两种不同的化学结构形式，主要指A型T-2毒素、B型脱氧雪腐镰刀菌烯醇毒素(Deoxynivalenol, DON)，其中T-2毒性很强，而DON为禾谷镰刀菌产生的最主要真菌毒素。单端孢霉烯族毒素的致病机理主要是抑制蛋白质、RNA、DNA等大分子物质的合成，破坏细胞膜和酶类的功能，对造血系统和免疫系统有很强的毒性。食用该毒素易导致恶心、呕吐、出血性腹泻以及体内器官出血性坏死等。T-2毒素还能引起骨髓坏死，导致血液白细胞数量减少。DON毒素相对T-2较小，但全球范围的小麦、大麦、燕麦等农产品极易受到该毒素污染。且DON的另一个显著特征是能在动物和人体内以很低的浓度引起疾病，研究表明，若摄入量超过0.25 mg/kg 体重，则导致小鼠免疫系统受损，猪类甚至更为敏感。

伏马菌素伏马菌素是一种主要由轮枝镰刀菌产生的、主要存在于玉米等农产品中的真菌毒素。伏马菌素在全世界范围内广泛存在，主要以FB1、FB2和FB3三种形式存在，其中FB1是危害最广和研究最多的伏马菌素。伏马菌素对动物危害性严重，不同动物种类主要危害的器官有差异，例如可引起马脑组织坏死，严重时可致死；同时能引起大鼠的肝肾脏病变和猪的慢性肺病。伏马菌素与人类某些癌症的发生密切相关。FB1更是普遍存在于人类日常饮食之中，并被国际癌症研究中心(IARC)评定为2B类致癌物。目前，伏马菌素致病机理尚未十分明确，可能存在多种生物机制导致其具有致癌性。研究表明，FB1能通过诱导染色体和微核变异引发大鼠的肝脏癌变。进一步分析发现，FB1可能主要通过引发DNA的过氧化损伤而致病。另一种可能机理是，FB1参与破坏鞘脂类生物调控途径和抑制神经酰胺酶合成。也有报道称，FB1通过扰乱正常的细胞分化和凋亡进程而引起癌变。

玉米赤霉烯酮玉米赤霉烯酮是一种相对低毒的真菌毒素，主要由一些重要的土壤镰刀菌类产生，诸如禾谷镰刀菌、大刀镰刀菌等。玉米、高粱、小麦和水稻等常见农产品常受其污染。此外，面粉、啤酒等农产品加工品中也常能检测到该毒素的存在。该毒素能导致猪的生殖系统障碍，同时也能引起肝脏病变，还能导致大鼠的肺功能降低。对人体，玉米赤霉烯酮能够降低女性子宫内黄酮体分泌和影响子宫组织形态，导致生殖疾病。

镰刀霉菌的抑制研究霉菌引起的粮食和饲料腐烂给全世界都造成了巨大的经济损失，而且污染的霉菌形成的孢子和真菌毒素造成了严重的危害。为了防止大量的粮食腐烂，人们尝试着用过许多种方法，包括添加适当的丙酸或丙酸盐等化学防腐剂以及改良包装环境，但往往收效甚微，并且化学试剂的添加除了增加了食品的不安全性外，还导致了耐药菌株的出现。物理方法则存在杀菌非常不彻底的缺陷，无法有效延长食物的保质期。霉菌与其它微生物之间的相互作用是自然界非常普遍的现象，这种作用导致营养竞争，并影响霉菌生长和毒素的产生2。

抑制物质乳酸菌是有着悠久使用史的食品级安全菌株，长期应用于发酵食品的生产和保存中，是重要的食品和饲料生物防腐剂。乳酸菌主要分为乳球菌、乳杆菌、明串珠菌属、小球菌属。但具有抑制霉菌活性的大多数是乳杆菌。它可以通过产生有机酸、脂肪酸、环肤、二氧化碳、乙醇、过氧化氢、细菌素、抗生素等代谢物来达到抑制细菌和霉菌效果。

抑制真菌毒素的合成早在1981年，EI-Gendy，S.M.等人就发现Lactobacilillus casei在抑制Aspergillus parasiticus生长的同时，减少了黄曲霉毒素的形成。Gourama认为，乳杆菌上清对黄曲霉毒素的合成抑制可能是特殊产物作用的。并在1995年发现乳酸菌在细胞裂解时，会释放一些具有抑制霉菌生长的物质，减少了真菌毒素的积累，还用透析实验进行了证实。这种抑制与pH值的降低无关，但和乳酸菌在对数生长期合成的低分子量物质有关。该抑制与过氧化氢和有机酸抑制机制不同。它是通过改变霉菌细胞自身蛋白的表达，最终减少真菌毒素的形成3。

乳酸菌抑制真菌毒素的研究主要集中在黄曲霉毒素，至于其它真菌毒素脱氧雪腐镰刀菌烯醇、玉米赤霉烯酮毒素和储曲霉毒素等的合成抑制还未见报道。