【摘 要】
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黄曲霉(Aspergillus flavus)是一种常见的腐生真菌,其在储粮中的生长可降低储藏谷物的数量和质量并产生“三致”的黄曲霉毒素,对谷物储藏安全和品质造成严重威胁。防控储粮中黄曲霉的生长对保障谷物储藏安全和食用品质具有重要意义。研究表明谷物在储藏过程中会产生包括醇类,醛类,萜类等多种组分的挥发物。目前,对储粮挥发物的研究主要集中在谷物品质评价和储粮害虫趋避性等方面。但储粮挥发物组分对储粮真
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黄曲霉(Aspergillus flavus)是一种常见的腐生真菌,其在储粮中的生长可降低储藏谷物的数量和质量并产生“三致”的黄曲霉毒素,对谷物储藏安全和品质造成严重威胁。防控储粮中黄曲霉的生长对保障谷物储藏安全和食用品质具有重要意义。研究表明谷物在储藏过程中会产生包括醇类,醛类,萜类等多种组分的挥发物。目前,对储粮挥发物的研究主要集中在谷物品质评价和储粮害虫趋避性等方面。但储粮挥发物组分对储粮真菌生长的影响鲜见报道。短链脂肪醛是储粮挥发物中的一类主要组分。本研究通过对短链脂肪醛对黄曲霉的抑制作用效果分析,明确了己醛与庚醛可高效抑制黄曲霉的生长;通过分析己醛与庚醛对黄曲霉抑制作用相关的生理生化以及代谢组和转录组的变化,研究了两者对黄曲霉的抑菌作用机制。首先,通过平板熏蒸抑菌实验评价了短链脂肪醛(C5-C10)对黄曲霉生长的抑制效果,结果表明己醛与庚醛对黄曲霉生长的抑制作用最强。己醛在察氏培养基中对黄曲霉的最小抑菌浓度(MIC)为0.085μL/m L,最小杀菌浓度(MFC)为0.112μL/m L。庚醛对黄曲霉在察氏培养基中的MIC和MFC分别为0.085μL/m L和0.128μL/m L。小麦模拟储藏实验表明,0.265μL/m L己醛和0.225μL/m L庚醛均可以完全抑制20%水分含量的小麦中黄曲霉的生长。平板熏蒸实验和小麦模拟储藏实验表明较低浓度的己醛和庚醛能有效抑制黄曲霉的生长,对储粮中黄曲霉的防控具有潜在的应用前景。随后,本文进一步研究了己醛与庚醛对黄曲霉生长的抑制作用机制。其次,研究了己醛抑制黄曲霉生长的作用机制。抑菌实验表明己醛在YES培养基中对黄曲霉的MIC和MFC分别为0.4μL/m L和1.6μL/m L。利用1/2 MIC浓度的己醛处理黄曲霉菌丝可造成其细胞膜渗透性增加;代谢组学分析发现己醛处理使黄曲霉菌丝中70种代谢物有显著差异,包括20种上调和50种下调的代谢物。其中,L-苹果酸、α-亚麻酸、磷脂酰胆碱、D-核糖、核黄素、D-甘露醇、D-山梨醇和去氧肌苷显著减少。这些代谢物主要参与了三羧酸循环(TCA)、ABC运输系统和膜合成。己醛处理降低了琥珀酸脱氢酶和线粒体脱氢酶的活性,并刺激超氧阴离子和过氧化氢积累。同时,本文分析了己醛对黄曲霉孢子萌发的抑制作用。己醛处理造成了黄曲霉孢子的形态异常和早期凋亡、活性氧产生的增加、线粒体膜电位降低和DNA断裂。转录组学分析表明己醛处理影响了黄曲霉孢子中膜通透性、线粒体功能、能量代谢、DNA复制、氧化应激和自噬等代谢途径相关基因的表达水平。最后,研究了庚醛抑制黄曲霉生长的作用机制。抑菌实验表明庚醛在YES培养基中对黄曲霉的MIC和MFC分别为0.8μL/m L和2.0μL/m L。0.8μL/m L庚醛处理6 h可造成黄曲霉细胞渗透性增加。代谢组学分析共发现了79种差异代谢物,包括37种上调和42种下调的差异代谢物。生物化学分析表明,庚醛引起细胞内物质的渗漏,并导致细胞内ATP含量减少、活性氧积累、线粒体脱氢酶和ATP酶活性降低。转录组分析表明,庚醛处理显著地改变了黄曲霉中参与细胞壁和细胞膜合成基因的表达;同时,活性氧积累、能量代谢、AMP激活的蛋白激酶(AMPK)、不饱和脂肪酸的生物合成、RNA降解、DNA的复制等方面的相关基因的表达也发生了显著变化。此外,庚醛可诱导黄曲霉孢子早期凋亡相关的线粒体膜电位降低、细胞内活性氧(ROS)产生增加、以及DNA损伤。综上所述,本研究明确了己醛和庚醛对黄曲霉的抑制作用,并探究了两者对黄曲霉的抑菌作用机制,为己醛和庚醛在储粮真菌防控中的应用提供理论支撑。
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