南非小农户储存豇豆种子中的真菌菌群与霉菌毒素：潜在健康风险及研究意义

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《Phytoparasitica》：Mycoflora and mycotoxins associated with stored cowpea (Vigna unguiculata L. Walp) seeds from smallholder farmers in South Africa

【字体：大中小】 时间：2025年04月11日 来源：Phytoparasitica 1.5

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　　为探究南非小农户储存豇豆（Vigna unguiculata L. Walp）种子中自然存在的真菌和霉菌毒素，以及评估对消费者的潜在健康风险，研究人员开展相关研究。结果发现种子真菌污染率高，虽未检测到霉菌毒素，但部分分离真菌在体外可产毒。该研究有助于提升对相关风险的认知。

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　　在热带和亚热带地区，豇豆是极为重要的豆类作物，它不仅为人类和动物提供了丰富且廉价的蛋白质来源，还能通过生物固氮提升土壤肥力，增加与之轮作或间作作物的产量。同时，豇豆还具有多种保健功效，对人体健康益处多多。然而，豇豆的种植和储存面临诸多挑战。在种植过程中，它会受到多种生物和非生物因素的影响，导致产量和种子质量下降。而在储存环节，若条件不佳，豇豆种子极易受到真菌侵袭，进而被有害霉菌毒素污染。但目前，关于南非豇豆种子中霉菌毒素产生菌和霉菌毒素污染的自然发生情况，相关信息极为有限。在这样的背景下，为了深入了解南非小农户储存的豇豆种子中自然存在的真菌和霉菌毒素情况，评估其对消费者的潜在健康风险，来自南非比勒陀利亚大学（University of Pretoria）和农业研究委员会（Agricultural Research Council）的研究人员 Johannes Jacobus Francois Viljoen、Mariette Truter、Quenton Kritzinger 开展了此项研究。该研究成果发表在《Phytoparasitica》杂志上。

研究人员采用了多种技术方法。首先，从南非主要豇豆产区的小农户和自给农民处收集了 48 份种子样本。然后，运用直接平板法从种子中分离真菌，并通过形态学特征进行初步鉴定。对于主要的产霉菌毒素真菌属，如镰刀菌属（Fusarium）、曲霉属（Aspergillus）和青霉属（Penicillium），研究人员利用分子技术进行物种水平的鉴定，包括 DNA 提取、聚合酶链反应（PCR）扩增和 Sanger 测序。为确定种子样本中天然存在的霉菌毒素，研究人员将种子样本研磨后，采用超高效液相色谱 - 电喷雾电离串联质谱（UPLC - ESI - MS/MS）进行分析。此外，研究人员还选取部分真菌分离物，在玉米培养基上培养，检测其产毒潜力。

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研究结果如下：

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真菌菌群的发生率和频率：通过形态学鉴定发现，样本中存在多种真菌。所有样本都受到了真菌污染，共鉴定出 16 个不同的真菌属。未表面消毒种子的真菌发生率（56.5%）高于表面消毒种子（43.5%）。在分离出的 347 个菌株中，镰刀菌属占比最多（31.7%），其次是链格孢属（Alternaria，13.5%）、类茎点霉属（Phoma like fungi，11.0%）和枝孢属（Cladosporium，8.1%）。产霉菌毒素的曲霉属和青霉属也有较高的出现频率，分别占总菌株数的 8.4% 和 6.3%。
分子鉴定和系统发育分析：对部分真菌分离物进行分子鉴定和系统发育分析后发现，基于翻译延伸因子 - 1α（TEF - 1α）基因序列分析，镰刀菌属的分离物代表了 4 个物种复合体，其中 F. incarnatum - equiseti 物种复合体（FIESC）最为突出。曲霉属的分离物主要属于黑曲霉组（section Nigri），通过钙调蛋白（CaM）基因和内部转录间隔区（ITS）序列的系统发育分析，可将其分为不同的物种。青霉属的分离物根据 RNA 聚合酶 II 第二大亚基（Rpb2）基因序列分析，被分为 4 个不同的种。
霉菌毒素的自然存在和体外产生：在所有种子样本中，均未检测到所分析的霉菌毒素。然而，部分在玉米培养基上培养的分离物能够产生霉菌毒素。例如，除 F. verticillioides 外，所有镰刀菌分离物都能产生低水平的脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）；一些 F. incarnatum、F. brachygibbosum、F. chlamydosporum 和 F. verticillioides 分离物可产生玉米赤霉烯酮（ZEA）；F. incarnatum、F. brachygibbosum、F. caatingaense 和 F. chlamydosporum 能产生雪腐镰刀菌烯醇（NIV）；A. niger 的部分分离物可产生赭曲霉毒素 A（OTA）；F. verticillioides 和 F. chlamydosporum 的部分分离物可产生伏马菌素 B₁（FB₁）、B₂（FB₂）和 B₃（FB₃）。

研究结论和讨论部分指出，该研究表明南非小农户生产系统中，豇豆种子与多种真菌属自然相关，且未表面消毒的种子真菌发生率更高。令人担忧的是，分离出的曲霉属、镰刀菌属和青霉属等潜在产霉菌毒素真菌的发生率较高。虽然在种子样本中未检测到天然存在的霉菌毒素，但部分分离物在体外能够产生多种有害霉菌毒素，这对人类和动物的健康构成了潜在威胁。此外，其他分离出的真菌属也可能导致豇豆发生多种疾病，最终造成产量损失。因此，改善种子储存条件对保护种子至关重要。未来的研究应聚焦于不同储存条件对豇豆种子真菌菌群谱的影响，以及深入探究豇豆中酚类化合物对霉菌毒素生物合成的抑制作用机制，这将为减少食品污染、降低人类和动物接触霉菌毒素的风险提供重要依据，对保障食品安全和人类健康具有重要意义。

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