赤霉病小麦籽粒中脱氧雪腐镰刀菌烯醇辐照降解机理及安全性评价

In recent years, the occurrence and damage degrees of wheat scab is very serious in China.With changes of crop rotation and climate, wheat scab was extended and aggravated among the areas in China.Deoxyniva1eno1 (DON) in wheat kernel products has great harm for the health of humans and animals. In this study, DON in wheat kernel and aqueous solution were irradiated by γ-rays to evaluate the irradiation degradation effects, and the structure of DON radiolysis products were analyzed by UPLC-Q-TOF/MS. On the basis of the experiment results, we can expound the γ-radiation mechanism of DON in wheat kernel and aqueous solution. The toxicity of radiolysis products of DON degradation could be determined by searching toxicity databases to evaluated the safety of DON radiolysis products. The effects and disciplinarian of γ-irradiation on degradation of DON could be explored in this study with detail, as well as the analysis of these products and toxicology experiments, which can provide academic foundation for application of γ-irradiation technology on Fusarium Head Blight wheat.

近年来国内小麦赤霉病的发生和危害程度十分严重。随着轮作制度的改变和气候的变化，我国部分小麦产区赤霉病呈蔓延加重趋势。赤霉病小麦籽粒中的DON毒素一旦进入到人和动物体内就会对其健康造成严重威胁。本研究采用γ-射线辐照源对乙腈/乙腈-纯水体系和赤霉病小麦籽粒中的DON进行辐照处理，通过控制辐照剂量、初始反应物浓度和试剂浓度，采用超高压液相色谱飞行时间质谱技术（UPLC-Q-TOF/MS）解析乙腈/乙腈-纯水溶液及赤霉病小麦籽粒中DON毒素的辐解降解产物组成结构，阐明赤霉病麦中DON毒素的辐照降解机理；通过检索相关数据库及动物毒理学试验，评价赤霉病小麦籽粒中DON毒素辐照降解产物的安全性，提出赤霉病小麦籽粒辐照处理的合理剂量，为赤霉病小麦籽粒中真菌毒素辐照降解技术的应用提供理论依据。

本项目研究了赤霉病小麦中真菌毒素DON的60Co-γ射线辐照降解技术，采用利用超高效液相色谱串联四级杆轨道肼高分辨质谱（UHPLC-Q-Orbitrap）解析出DON毒素的辐照降解产物，并通过动物灌胃试验和亚慢性毒性试验评价了DON毒素降解产物的安全性。主要研究结果如下：.（1）60Co-γ射线辐照处理对DON毒素标准品降解效果显著，但小麦基质较为复杂，DON毒素与小麦组分具有一定的结合作用，因此导致籽粒中DON的辐照降解率低于溶液体系。通过对不同比例乙腈/水溶液中DON的降解效果分析，发现乙腈对DON标准品的辐照降解有一定的阻碍作用。.（2）利用UHPLC-Q-Orbitrap技术对DON标准品的辐照和臭氧降解产物进行了解析。结果显示，乙腈/水溶液中DON标准品经过60Co-γ射线辐照处理共生成18个降解产物，综合不同辐照剂量和不同DON初始浓度，得到主要降解产物5个，其分子式分别为C15H20O8、C15H20O7、C17H23O6N、C17H23O7N和C17H21O7N，并借助产物二级质谱碎片离子信息推导出产物结构。结构-毒性效应分析结果显示，部分DON辐照降解产物通过脱环氧基和双键打开作用使毒性降低。.（3）浓度为200 μg/mL的DON标准品水溶液灌胃可显著引起小鼠的毒性反应，与空白对照组相比，DON阳性组小鼠体重增长缓慢、饲料消耗量下降、肝脏和肾脏等脏器发生了不同程度的受损病变。相同浓度的DON水溶液经过辐照和臭氧处理几乎全部降解，采用其降解液灌胃小鼠，未发现实验组有明显毒性反应，说明DON标准品的辐照、臭氧降解产物毒性远远低于DON，不会对小鼠造成致病性的危害。.（4）90天亚慢性毒性试验结果显示，DON含量为10.69 mg/Kg的小鼠定制饲料会显著引起小鼠生长缓慢、腹泻、血清生化指标异常以及肝脏和肾脏受损。经过辐照和臭氧处理的赤霉病小麦加工的定制饲料中DON含量大幅度下降，采用降解后的饲料饲喂小鼠，其体重增加量、血清生化指标以及脏器病理切片与空白对照组相比均无显著差异，说明含有DON的赤霉病小麦经过辐照、臭氧处理后其降解产物毒性低于原始赤霉病小麦，降解产物和小麦中残留DON的联合毒性不会对小鼠造成严重的毒害作用。