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红鱼干作为一类高蛋白、低水分水产干制品,在加工贮藏过程中,极易受到镰孢菌属(Fusarium sp.)污染,产生真菌毒素,对食品安全造成严重威胁。鱼干在长期贮藏过程中,蛋白质分解形成游离氨基酸(Free amino acid,FAA),作为营养物质被真菌利用于生长繁殖。雷帕霉素作用靶标(Target of Rapamycin C1,TORC1)信号途径是真菌感受胞外环境中氨基酸营养浓度、调控细胞生长代谢的重要通路。通路关键上游响应基因(Gtr1、Gtr2)及下游调控基因(Sch9、Tap42)可介导镰孢菌对FAA的吸收利用。因此,本文研究鱼干中FAA对鱼干源产毒镰孢菌的生长及代谢的作用机制,深入解析TORC1信号通路介导镰孢菌对特征氨基酸的响应和对生长代谢及生物合成的调控机制。主要研究结果如下:1、红鱼干加工及贮藏过程中游离氨基酸关联因素及微生物变化规律鱼干在高盐度加工下可使表面水分含量减少、游离态水转化为结合水,生物胺和TVB-N生成量低;低盐度加工下细菌总数增多,尸胺、腐胺和组胺等生物胺增加,TVB-N含量升高;贮藏过程中,水分含量降低、灰分增加、脂肪氧化、总FAA增加,组氨酸(L-His)和丙氨酸(L-Ala)含量降低。微生物群落演替中,贮藏前常见海洋菌属占据优势,贮藏后由盐单胞菌属、芽孢杆菌属、慢芽孢杆菌属和碱芽孢杆菌属等抗逆性强的细菌属占优势,青霉属为贮藏后的优势真菌属。2、鱼干源产毒镰孢菌的筛选及产T-2毒素能力的鉴定从市售鱼干中分离得到12个种属、25株表型差异的真菌。经分子学鉴定,鱼干中污染频率较高的为镰孢菌属、曲霉属(Aspergillus sp.)和青霉属(Penicillium sp.)。鱼干中分离出的7种镰孢菌,分别为尖孢镰孢菌(F.oxysporum),变红镰孢菌(F.incarnatum)、燕麦镰孢菌(F.avenaceum)、F.nelsonii、轮枝镰孢菌(F.verticillioides)和木贼镰孢菌(F.equiseti)。经二次产毒能力筛选,尖孢镰孢菌Fo17(GDMCC 60824)具有高产T-2毒素能力,可产生小型分生孢子,PDA培养基、28 oC,p H>7条件下生长较好。3、差减法分析镰孢菌对红鱼干中FAA的利用效应红鱼干中FAA分析发现L-His、脯氨酸(L-Pro)和L-Ala含量较高。在以FAA为唯一氮源添加下,镰孢菌Fo17的生长显著受抑制:菌落变小、气生菌丝减少并生成红色色素。高剂量FAA添加使产孢量增加,产T-2毒素能力增强。经利用率分析,对高含量的L-His利用率为94.1%,L-Pro和L-Ala仅为46.6%和26.7%对苏氨酸(L-Thr)、精氨酸(L-Arg)、蛋氨酸(L-Met)、苯丙氨酸(L-Phe)、异亮氨酸(L-Ile)、亮氨酸(L-Leu)和赖氨酸(L-Lys)的利用率为100%,对谷氨酸(L-Glu)、缬氨酸(L-Val)的利用率为99.6%和98.9%。对丝氨酸(L-Ser)和酪氨酸(L-Tyr)的利用率为82.2%和84.7%。4、尖孢镰孢菌TORC1通路Gtr1、Gtr2、Sch9和Tap42基因的敲除和回补利用同源重组双交换法,经感受态细胞转化、质粒DNA提取及原生质体制备、构建基因敲除载体、转化子筛选及PCR验证,获得△FoGtr1、△FoGtr2、△FoSch9、△FoTap42基因敲除株;经构建回补载体、农杆菌转化、农杆菌-真菌共培养、转化体筛选及PCR验证,得到基因回补株。△FoGtr1、△FoSch9、△FoTap42在PDA培养基菌落正常生长,△FoGtr2菌丝生长缓慢,气生菌丝减少。雷帕显著霉素抑制野生株和基因缺失株的生长,但对△FoSch9抑制能力弱;△FoGtr1、△FoSch9菌丝生长较多卷曲,孢子形态变长,△FoTap42菌丝生长较直,产生孢子,△FoGtr2不产生孢子。5、氨基酸对尖孢镰孢菌TORC1基因缺失及回补株生长和代谢的调控作用中/碱性氨基酸如甘氨酸(Gly)、L-His、L-Pro和L-Thr激活镰孢菌生长;酸性氨基酸如天冬氨酸(L-Asp)、L-Glu和含硫氨基酸L-Cys、L-Met抑制镰孢菌生长。氨基酸添加使△FoGtr2生长受抑制,△FoSch9丝体出现缺陷。生长抑制的镰孢菌菌丝顶端生长受阻,分枝增多且产生气生菌丝。与野生株相比,Gtr2、Sch9和Tap42缺失突变株产孢能力降低。L-Asp、L-Cys、L-Glu抑制产孢能力。L-Pro和L-Cys可激活镰孢菌T-2合成,L-Asp和L-Glu则抑制T-2合成。6、免疫共沉淀联合质谱技术筛选特征氨基酸作用下镰孢菌TORC1-Tap42的互作蛋白L-Thr和L-His可显著提高镰孢菌野生株、△FoTap42和△FoTap42-C产毒能力,且呈高剂量激活效应,但Tap42缺失使Tri5基因表达降低;低剂量L-Asp显著激活镰孢菌产毒能力,随剂量升高T-2合成和Tri5基因表达显著被抑制。经构建p ET28a(+)-Tap42表达载体,蛋白原核表达及纯化,联合质谱分析,得到与Tap42相互作用的蛋白有:DNA拓扑异构酶2、3-磷酸甘油醛脱氢酶、70k Da热休克蛋白、翻译延长因子EF-1α、肌动蛋白、质膜ATP酶、烯醇酶、ATP合酶亚基、转醛醇酶和肽链延伸因子2等,关联的调控代谢途径主要来自于新陈代谢、遗传信息处理、细胞转化和环境信息处理。本研究结果表明,氨基酸对TORC1信号通路介导尖孢镰孢菌生长、产孢能力和毒素合成等重要生命活动具有显著调控作用。研究结果为后续靶向防控镰孢菌在鱼干中的生长和产毒提供理论基础。