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基于转录组学分析揭示蜡样芽胞杆菌（Bacillus cereus）AR1002阻控黄曲霉生长的生理机制研究
作者：唐晓倩1,2,3,4,5,6,7,8 ，张靖博1,6 ，高尚1,7 ，姜俊1,5 ，张奇1,2,3,4,5,6,8,9* ，李培武1,2,3,4,5,6,7,8,9*
单位：
中国农业科学院油料作物研究所
农业农村部油料及制品质量监督检验测试中心
农业农村部油料产品质量安全风险评估实验室(武汉)
农业农村部油料作物生物学与遗传育种重点实验室
湖北大学 食品安全研究院
郑州大学 农学院
长江大学
湘湖实验室
湖北洪山实验室
基金项目：
国家重点研发计划项目（2023YFF1104600）；国家自然科学基金项目（32102089）
摘要及关键词
摘要：黄曲霉（Aspergillus flavus）极易侵染油料等农产品，其次级代谢产物黄曲霉毒素严重危害人体健康，阻控黄曲霉污染已成为亟待解决的国际难题。为探明蜡样芽胞杆菌（Bacillus cereus）AR1002抑制黄曲霉生长、阻控黄曲霉污染的生理及分子机制。该研究采用AR1002代谢产物对黄曲霉进行处理，并对黄曲霉生长及产孢表型进行鉴定，通过显微结构分析及转录组学，对AR1002的抑菌机制进行了初探。蜡样芽胞杆菌AR1002代谢物可抑制黄曲霉菌丝生长、干物质积累分别达24.73%, 65.00%，减少孢子数量达98.80%；AR1002通过抑制glpA和AYR1等关键基因表达调控黄曲霉甘油磷酸代谢，通过抑制SEC61A、RAD23、ATP13A1、UBE2G2等关键基因的表达调控内质网中蛋白质加工；此外，AR1002代谢产物通过下调RAD51和RAD54B等DNA修复机制相关基因，抑制黄曲霉同源重组及非同源性末端链接过程，最终达到抑制黄曲霉生长及产孢的目的。上述结果表明，蜡样芽胞杆菌（Bacillus cereus）AR1002有望应用于实际生产中以应对黄曲霉污染问题。
关键词：蜡样芽孢杆菌；代谢物；黄曲霉毒素，转录组学；抑菌机制
主要结论
1、蜡样芽胞杆菌AR1002代谢产物能够显著抑制黄曲霉的营养菌丝、气生菌丝生长并极大程度减少孢子萌发，同时也抑制了黄曲霉孢束的形成以及孢子梗的发育进而显著减少孢子数量。
图1 固体及液体培养下AR1002代谢物的抑菌表型
图2 AR1002对黄曲霉菌圈生长直径、菌丝生物量积累以及产孢的影响
图3 AR1002对黄曲霉孢子形态显微结构的影响
2、通过对转录组学测序结果进行分析，表明蜡样芽胞杆菌AR1002代谢产物会强烈扰动黄曲霉菌丝中甘油磷脂代谢通路，抑制glpA和AYR1等编码甘油-3-磷酸脱氢酶和1-酰基甘油磷酸还原酶的关键基因表达；会对内质网蛋白质加工通路造成显著影响，抑制SEC61A、RAD23、ATP13A1、UBE2G2等关键基因的表达；能够通过下调RAD51和RAD54B等DNA修复机制相关的关键基因，对黄曲霉同源重组及非同源性末端链接造成影响。
表1 转录组数据质量分析
图4 差异表达基因火山图、差异基因GO注释分类结果、差异基因GO富集结果
图5 差异基因KEGG通路富集分析及分类
图6 转录组学可变剪切事件检测
综上所述，蜡样芽胞杆菌AR1002代谢产物可能会通过破坏黄曲霉菌丝细胞膜、阻断物质转运通道以及DNA双链修复机制，进而抑制黄曲霉的生长及产孢，以达到阻控黄曲霉污染的目的。
团队简介
中国农业科学院油料作物研究所油料质量安全与风险评估团队，主要开展油料质量安全检测、风险评估与预警防控、品质评价与全程质量控制等研究。近10年主持国家级科研课题20余项，发表论文300余篇；获授权国家发明专利100余件、国际专利20余件，主持制定国家及农业行业标准50余项；荣获国家技术发明二等奖1项，省部级成果奖4项，其中“农产品黄曲霉毒素靶向抗体创制与高灵敏检测技术”荣获2015年国家技术发明奖二等奖。
第
一
作
者
唐晓倩，副研究员，中国农业科学院油料作物研究所油料质量安全风险评估创新团队科研骨干。主要从事粮油真菌毒素免疫快速检测理论与应用研究。以第一/并一/通讯作者在Cell Matter、Analytical Chemistry等发表SCI论文17篇，最高IF19.967。获国家发明专利授权27件，美国等国际专利3件；完成国家及农业行业标准7项；完成国家自然科学基金青年基金、农业农村部风险评估项目、湖北省面上基金等7项；获湖北省高价值专利金奖，楚天学者-湖北省青年拔尖人才。担任Advanced Agrochem等期刊青年编委。主持国家自然科学基金青年项目、湖北省自然科学基金面上项目、农业农村部国家农产品质量安全风险评估计划等项目，担任Biosensors、Agriculture 等SCI杂志的客座编辑。
引用格式
唐晓倩, 张靖博, 高尚, 等. 基于转录组学分析揭示蜡样芽胞杆菌(Bacillus cereus)AR1002阻控黄曲霉生长的生理机制研究[J]. 食品与发酵工业, 2024, 50(11): 1-8.
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图文供稿| 作 者
编辑排版| 郑 越
内容审核| 陈雅薇
