西藏高原麦类作物真菌毒素污染及产毒真菌多样性研究

Highland barley, wheat and other wheat crops are most important grain crops in the Tibetan Plateau, which is crucial for human health and social stability. Mycotoxin contamination is the key risk factor threatening grains safety. Although there are a lot of studies on the occurrence of mycotoxin in the mainland plain, the report of mycotoxin contamination in wheat crops planted in Tibetan Plateau is not found, where the geographic and climatic conditions are unique. Our previous studies have shown that several kinds of mycotoxins, including ochratoxin A, zearalenone and afaltoxins were detected in highland barley and wheat in Tibetan Plateau. Therefore, it is urgent to study the occurrence of mycotoxin contamination and diversity of toxigenic fungi in highland barley and wheat from different altitudes of Tibetan Plateau. The high-resolution mass spectrometry non-target screening method, metagenomic technology and whole genome resequencing technology will be applied to illustrate the distribution and occurrence of the mycotoxin contamination in wheat crops with increasing altitude and reveal the diversity of the toxigenic fungi. It elucidates the mycotoxin patterns of the isolates, the dominant strains and the genetic relationships, as well as their correlations with the temperature and rainfall. In conclusion, the study will unveil the genetic diversity of the toxigenic strains, and differentiate the occurrence of mycotoxin contamination in different altitude areas to provide the theoretical basis for scientific supervision and control of mycotoxins contamination in Tibetan Plateau.

青稞、小麦等麦类作物是高原藏区人民最重要的粮食作物，其安全生产攸关藏区人民生命健康和社会稳定。真菌毒素污染是威胁粮食安全重要风险因子，然而现有麦类真菌毒素污染研究主要针对内地平原麦区，西藏高原地理气候条件独特，相关真菌毒素污染研究未见报道。前期初步研究表明西藏高原青稞、小麦受赭曲霉毒素、玉米赤霉烯酮、黄曲霉毒素等真菌毒素污染，给高原藏区麦类消费安全带来风险隐患。本项目拟在团队前期研究基础上，采用高分辨质谱非定向筛查技术与宏基因组学技术、全基因组重测序等技术结合，研究西藏高原不同海拔高度青稞、小麦真菌毒素污染以及产毒真菌遗传多样性。探明西藏高原麦类真菌毒素污染分布特征及区域差异，解析产毒真菌遗传多样性，菌株产毒类型、产毒差异及与温度、降雨等气候条件的关系，阐明西藏高原真菌毒素污染随海拔梯度的变化规律，为西藏高原青稞、小麦等麦类真菌毒素污染控制与科学监管提供理论依据。

青稞、小麦等麦类作物是高原藏区人民最重要的粮食作物，其安全生产攸关藏区人民生命健康和社会稳定。真菌毒素污染是威胁粮食安全重要风险因子，西藏高原地理气候条件独特，但相关真菌毒素污染研究鲜有报道。本项目通过连续5年对西藏拉萨市、林芝市、阿里地区等不同海拔区域1393份麦类作物籽粒中19种常见真菌毒素污染监测，绘制了真菌毒素污染分布图，明确了污染西藏麦类作物的主要真菌毒素类型为赭曲霉毒素（OTA）、杂色曲霉毒素（ST）、玉米赤霉烯酮（ZEN）、细交链孢菌酮酸（TeA）、腾毒素（TEN）；毒素污染水平相对较轻，毒素交叉污染率较低；不同年际，毒素种类及污染程度相差较大；不同生态区域，毒素污染率也不相同，海拔最高的温凉半湿润半干旱区污染率最低。采用扩增子测序，分析了西藏麦类作物根际土壤中真菌群落多样性，揭示了根际土壤中真菌多样性与海拔高度呈显著负相关，且受总碳、总硝酸盐、有效钾等环境因子共同影响；于麦类作物籽粒中分离鉴定并保存了2179株真菌，探明了污染真菌多样性、分布情况及优势产毒菌，绘制了西藏不同区域真菌ITS序列系统发育进化树，构建了高原产毒真菌资源库，为系统研究西藏农产品真菌毒素污染提供了重要科学材料。探明了西藏常见产毒菌的产毒类型及产毒力，其中西藏优势产毒菌互隔（Alternaria alternata）产毒类型以产TEN和TeA为主，进一步分析了培养温度、pH值、培养基、紫外照射时间、海拔高度、降雨量、年积温、日照时间等因子对互隔链格孢真菌生长及产毒的影响。采用转录组与代谢组联合分析互隔链格孢菌产毒差异机制，揭析了不同产毒能力菌株间的差异代谢物及链格孢毒素（TEN、TeA）合成的4个重要的转录基因，初步探明高原优势产毒真菌污染形成机制。比较了西藏30株不同木霉菌降解AFB1的能力差异，筛选出一株能够高效降解黄曲霉的桔绿木霉菌株，为西藏真菌毒素污染预警与防控提供了重要技术支撑。