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，普遍存在於土壤及動植物有機體上。該菌易侵染多種糧食和經濟作物，引起根腐、莖腐和穗(粒)腐等多種病害，造成作物減產，給世界範圍內農作物生產帶來嚴重破壞。
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，主要由禾穀鐮刀菌(F.raminearum)、輪枝鐮刀菌(F. verticillioides)和大刀鐮刀菌(F.culmorum)等產生。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研究正逐漸成為研究熱點並不斷取得重要進展[8-10]。鐮刀菌基因組中一系列參與調控真菌毒素生物合成的相關功能基因和基因族正日漸被發掘和研究。
基本介紹
- 中文名：鐮刀真菌
- 外文名：Fusariumspp.
- 分布：土壤和動植物有機體
- 危害：植物的根腐、莖腐、莖基腐
- 首次發現：1809年，Link
- 常見毒素：單端孢霉烯族毒素、伏馬菌素
毒素簡介,主要種類,抑制研究,
毒素簡介
鐮刀菌屬是1809年Link首先在著生於子座上具有紡錘形、不分割孢子的粉紅鐮刀菌命名基礎上建立起來的。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，其中一個是禾穀鐮刀菌，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，成為其分類研究的基礎。隨著純培養方法在鐮刀菌屬鑑定工作中的進展，子座或分生孢子座不再是鐮刀菌屬的決定性特徵，而具有產生各種類型跟踵狀足細胞的紡錘形大型分生孢子發現，被認為是區分種的穩定性特徵，已發現的鐮刀菌有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的耕作土壤中生長良好，甚至在嚴寒的北極和乾旱炎熱的沙漠也能生長，是經常被植物病理學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餘種。鐮刀菌侵染寄主植物維管束系統，破壞植物的輸導組織維管束，並產生毒素危害作物，造成作物萎蔫死亡，影響作物產量和品質，屬於生產上防治最艱難的重要病害之一，在世界範圍內造成許多毀滅性的植物病害，如尖孢鐮刀菌和禾穀鐮刀菌、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，茄類鐮刀菌可以導致世界範圍的根腐病。
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，還會引起內眼炎，骨髓炎，關節炎，鼻竇感染，甲真菌病和足菌腫等。
主要種類
單端孢霉烯族毒素
單端孢霉烯族毒素是主要由禾穀鐮刀菌在低溫條件下產生的重要次生代謝產物，自然界中廣泛存在，多見於久儲藏的糧食作物中，誤食後易導致嚴重疾病甚至死亡。該鐮刀菌毒素主要有A、B型兩種不同的化學結構形式，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為禾穀鐮刀菌產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、RNA、DNA等大分子物質的合成，破壞細胞膜和酶類的功能，對造血系統和免疫系統有很強的毒性。食用該毒素易導致噁心、嘔吐、出血性腹瀉以及體內器官出血性壞死等。T-2毒素還能引起骨髓壞死，導致血液白細胞數量減少。DON毒素相對T-2較小，但全球範圍的小麥、大麥、燕麥等農產品極易受到該毒素污染。且DON的另一個顯著特徵是能在動物和人體內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，則導致小鼠免疫系統受損，豬類甚至更為敏感。
伏馬菌素
伏馬菌素是一種主要由輪枝鐮刀菌產生的、主要存在於玉米等農產品中的真菌毒素。伏馬菌素在全世界範圍內廣泛存在，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症的發生密切相關。FB1更是普遍存在於人類日常飲食之中，並被國際癌症研究中心(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致其具有致癌性。研究表明，FB1能通過誘導染色體和微核變異引發大鼠的肝臟癌變。進一步分析發現，FB1可能主要通過引發DNA的過氧化損傷而致病。另一種可能機理是，FB1參與破壞鞘脂類生物調控途徑和抑制神經醯胺酶合成。也有報導稱，FB1通過擾亂正常的細胞分化和凋亡進程而引起癌變。
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生，諸如禾穀鐮刀菌、大刀鐮刀菌等。玉米、高粱、小麥和水稻等常見農產品常受其污染。此外，麵粉、啤酒等農產品加工品中也常能檢測到該毒素的存在。該毒素能導致豬的生殖系統障礙，同時也能引起肝臟病變，還能導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黃酮體分泌和影響子宮組織形態，導致生殖疾病。
抑制研究
黴菌引起的糧食和飼料腐爛給全世界都造成了巨大的經濟損失，而且污染的黴菌形成的孢子和真菌毒素造成了嚴重的危害。為了防止大量的糧食腐爛，人們嘗試著用過許多種方法，包括添加適當的丙酸或丙酸鹽等化學防腐劑以及改良包裝環境，但往往收效甚微，並且化學試劑的添加除了增加了食品的不安全性外，還導致了耐藥菌株的出現。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期。黴菌與其它微生物之間的相互作用是自然界非常普遍的現象，這種作用導致營養競爭，並影響黴菌生長和毒素的產生。
抑制物質
乳酸菌是有著悠久使用史的食品級安全菌株，長期套用於發酵食品的生產和保存中，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。但具有抑制黴菌活性的大多數是乳桿菌。它可以通過產生有機酸、脂肪酸、環膚、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黴菌效果。
抑制真菌毒素的合成
早在1981年，EI-Gendy，S.M.等人就發現Lactobacilillus casei在抑制Aspergillus parasiticus生長的同時，減少了黃麴黴毒素的形成。Gourama認為，乳桿菌上清對黃麴黴毒素的合成抑制可能是特殊產物作用的。並在1995年發現乳酸菌在細胞裂解時，會釋放一些具有抑制黴菌生長的物質，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，但和乳酸菌在對數生長期合成的低分子量物質有關。該抑制與過氧化氫和有機酸抑制機制不同。它是通過改變黴菌細胞自身蛋白的表達，最終減少真菌毒素的形成。
