黃曲霉對(duì)花生和玉米的侵染研究

荊丹，岳曉鳳,3,4*，白藝珍,3,4，丁小霞,3*，張奇,3,4，李培武,3,4

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所，湖北 武漢， 430062；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部油料產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室(武漢)，湖北 武漢， 430062；3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部生物毒素檢測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢， 430062；4.國(guó)家農(nóng)業(yè)檢測(cè)基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室(生物毒素)，湖北 武漢， 430062）

黃曲霉（Aspergillus flavus）是一種常見的腐生真菌，屬子囊菌門發(fā)菌科曲霉屬，其最適生長(zhǎng)溫度范圍為25～42℃，最適產(chǎn)毒溫度為28℃，適宜水分活度（water activity,aw）為0.86～0.96[1,2]。黃曲霉在世界各地廣泛分布，既是一種植物病原菌，又是條件性的人畜共患病菌[2,3]。黃曲霉寄主范圍廣，能侵染玉米、花生、棉籽、大豆、堅(jiān)果等多種農(nóng)作物，進(jìn)而誘發(fā)花生曲霉病、玉米穗腐病、棉花棉鈴曲霉病等病害[4]，其中對(duì)花生和玉米危害最為嚴(yán)重。

黃曲霉侵染作物后產(chǎn)生的黃曲霉毒素（aflatoxin, AFT）、環(huán)匹阿尼酸（cyclopiazonic acid, CPA）、黃曲霉震顫素（aflatrem）等次級(jí)代謝產(chǎn)物，是威脅農(nóng)產(chǎn)品及食品質(zhì)量安全的重要危害因子。其中，黃曲霉毒素B1是毒性最大、致癌力最強(qiáng)的真菌毒素，1993年被世界衛(wèi)生組織（World Health Organization,WHO）國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)（International Agency for Research on Cancer，IARC）劃定為I類致癌物。黃曲霉毒素污染不僅對(duì)糧食作物造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且對(duì)消費(fèi)者的健康產(chǎn)生不利影響。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織（Food and Agriculture Organization of the United Nations,FAO）報(bào)道，全球每年受霉菌及其毒素污染的農(nóng)作物約達(dá)25%，其中約2%的農(nóng)產(chǎn)品因毒素污染超標(biāo)而失去利用價(jià)值[5]。2016年，Mitchell 等評(píng)估，黃曲霉毒素污染導(dǎo)致美國(guó)玉米行業(yè)每年的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)5210 萬至16.8 億美元[6]。我國(guó)肝癌流行病學(xué)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，一些地區(qū)人群膳食中黃曲霉毒素的污染水平與原發(fā)性肝癌的發(fā)生率呈正相關(guān)[7]。2014 年，Li 等對(duì)我國(guó)黃曲霉毒素污染調(diào)查研究顯示，在長(zhǎng)江三角洲地區(qū)采集的糧油產(chǎn)品（水稻、小麥、花生、玉米、大豆、燕麥、食用油）中，有14.5%受到了黃曲霉毒素的污染[8]。2015 年，Ding等發(fā)現(xiàn)中國(guó)長(zhǎng)江流域主產(chǎn)區(qū)的花生黃曲霉毒素污染風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高[9]。目前，有超過99 個(gè)國(guó)家已經(jīng)采取行動(dòng)控制農(nóng)產(chǎn)品和食品中黃曲霉毒素的產(chǎn)生[10]。

黃曲霉能產(chǎn)生無性分生孢子和菌核兩類繁殖體，其中分生孢子是主要的初侵染源，菌核能在極端條件下存活，有助于黃曲霉度過不利的生存環(huán)境。研究表明黃曲霉的生長(zhǎng)發(fā)育及其次生代謝物的產(chǎn)生與多種環(huán)境因素有關(guān)，溫度和水分活度是最主要的環(huán)境因子，高溫和干旱有利于黃曲霉菌侵染和毒素污染的發(fā)生[11]。隨著全球氣候變暖、干旱頻發(fā)等氣候問題的加重，因黃曲霉侵染農(nóng)作物引起的黃曲霉毒素污染已成為危及農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和人類健康的全球性問題，發(fā)展中國(guó)家尤為嚴(yán)重[12～14]。因此，明確黃曲霉定殖、侵染過程及致病分子機(jī)理，對(duì)黃曲霉毒素污染早期預(yù)警以及源頭防治策略的研發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。本文主要對(duì)花生、玉米黃曲霉的侵染過程、定殖、影響因素和侵染機(jī)制等進(jìn)行了詳細(xì)的綜述，旨在為農(nóng)作物中黃曲霉毒素污染預(yù)警與防控提供依據(jù)。

1 黃曲霉侵染循環(huán)

黃曲霉主要分布在緯度26°～35°的溫暖氣候區(qū)域，而在緯度45°以上地區(qū)很少發(fā)現(xiàn)[15]。土壤是黃曲霉的主要越冬場(chǎng)所，在自然條件下，黃曲霉通常以其無性繁殖體分生孢子或休眠體菌核存在于土壤中，而在植物組織中以菌絲的形式存在。菌核能在惡劣的環(huán)境下生存于土壤中，以菌絲的形式萌發(fā)生長(zhǎng)并產(chǎn)生分生孢子，在炎熱和干燥的氣候條件下大量繁殖[16,17]。黃曲霉在農(nóng)作物中的生活史主要包括兩個(gè)階段：一是黃曲霉菌定殖于土壤中的植物殘?bào)w，以分生孢子或以菌核形式在土壤中越冬，或以菌絲體形式在植物殘?bào)w上越冬，二是侵染生長(zhǎng)期的谷物或種子[18]。

黃曲霉的侵染開始于分生孢子在植物體上定殖。土壤中的生物運(yùn)動(dòng)及雨水的沖刷最易導(dǎo)致黃曲霉在花生種子中定殖、生長(zhǎng)及繁殖[19,20]，而空氣傳播的黃曲霉分生孢子對(duì)玉米、堅(jiān)果等地上作物的侵染更為重要。在黃曲霉的整個(gè)侵染循環(huán)中，主要包括氣生菌絲、菌絲體、分生孢子、菌核、子囊孢子等組織結(jié)構(gòu)[21]。

花生由于其地下結(jié)實(shí)的特性，花生莢果與土壤中的黃曲霉直接接觸?；ㄉシN后，隨著溫度逐漸升高，土壤中的黃曲霉分生孢子或菌核在適宜條件下萌發(fā)長(zhǎng)出新的菌絲、并產(chǎn)生大量分生孢子，通過不同方式進(jìn)行侵染，如通過花、果針或系統(tǒng)侵染。但侵染主要發(fā)生在莢果周圍的土壤中。當(dāng)果針下扎到土壤后，菌絲或分生孢子通過莢果壁侵染發(fā)育中的果實(shí)和種子。當(dāng)土壤翻動(dòng)或受雨水沖刷時(shí)，土壤中分生孢子快速傳播從而引發(fā)更加廣泛的侵染[18,22]

與花生黃曲霉侵染不同，玉米黃曲霉侵染需要借風(fēng)、雨水、氣流、昆蟲等媒介將土壤中黃曲霉分生孢子傳播至地上作物后開始初侵染。黃曲霉的分生孢子可以定殖于玉米的穗軸和穗須。幼嫩的玉米穗軸在灌漿后期（早期干旱階段）最容易感染黃曲霉的孢子，而成熟期的玉米穗須則更容易受侵染[23]。生長(zhǎng)期間的植株受到黃曲霉侵染后，主要以菌絲體在植物組織內(nèi)生長(zhǎng)，到一定的生長(zhǎng)階段或在某些環(huán)境因素誘導(dǎo)的條件下，黃曲霉形成無性孢子或者菌核，再次回到土壤中，或者擴(kuò)散到其他健康植株，開始下一輪的侵染循環(huán)[21]，導(dǎo)致病害擴(kuò)展流行。

2 花生黃曲霉侵染

花生是我國(guó)重要的油料作物和經(jīng)濟(jì)作物，產(chǎn)量居我國(guó)油料作物首位，占世界花生總產(chǎn)的40%。與大豆等其他油料作物相比，花生是最易受黃曲霉侵染及黃曲霉毒素污染的油料作物[24]?；ㄉ鳛榈厣祥_花地下結(jié)果的作物，其果實(shí)可與土壤中的黃曲霉直接接觸而受到侵染[25]。研究表明，土壤是黃曲霉的主要棲息地，也是花生黃曲霉的主要來源[26,27]，花生莢果中的黃曲霉與土壤中的黃曲霉有直接聯(lián)系[20]。

2.1 花生黃曲霉定殖及侵染過程

黃曲霉侵染和黃曲霉毒素的產(chǎn)生是真菌、宿主相互作用的結(jié)果。黃曲霉穿透花生果殼、種皮，最終在花生子葉中定殖。花生子葉含有豐富的油脂和蛋白質(zhì)，可以為黃曲霉的生長(zhǎng)、繁殖與代謝提供充足的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。Nayak[28]等利用熒光顯微鏡對(duì)黃曲霉離體接種的抗病和感病花生種子不同時(shí)間點(diǎn)的侵染情況進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)接種1 d 時(shí)，抗病花生種子上的菌絲生長(zhǎng)相對(duì)較慢；2 d 時(shí)，菌絲在感病花生種子上的生長(zhǎng)速度明顯高于抗病花生種子；3 d 時(shí)，這種趨勢(shì)更為明顯；7 d 時(shí)，在感病花生種子上能觀察到明顯的產(chǎn)孢，而抗病花生種子上只有很少的分生孢子。表明無論是感病還是抗病花生種子在接種黃曲霉后，第3 d 均可清楚地觀察到菌絲，第7 d孢子在種皮表面形成。閆彩霞等[29]研究發(fā)現(xiàn)，黃曲霉侵染抗病花生3 d、6 d 和9 d 后，花生胚細(xì)胞壁和細(xì)胞膜依然比較完整，脂肪粒成團(tuán)聚集存在，而感病花生的胚細(xì)胞壁和細(xì)胞膜則逐漸裂解，脂肪粒大量流失，侵染9 d 后，部分細(xì)胞的脂肪粒已完全消失。表明在花生胚表皮出現(xiàn)肉眼可見的黃曲霉之前，其籽粒內(nèi)部的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分已經(jīng)發(fā)生質(zhì)變。Sobolev 等[30]研究了花生被黃曲霉侵染后，通過從被侵染區(qū)域到健康組織對(duì)花生不同層間和不同深度進(jìn)行解剖。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在花生籽仁切片中檢測(cè)到6種花生抗毒素，即反式白藜蘆醇、反式花生四烯醇-1、反式花生四烯醇-2、反式花生四烯醇-3、反式3-異戊二烯- 4,3,5 -三羥二苯乙烯和SB -1。黃曲霉的侵染可以導(dǎo)致植物抗毒素的產(chǎn)生，但植物抗毒素的種類在不同層間有顯著差異，在侵染24 h 后，遠(yuǎn)離感染區(qū)域的組織幾乎只產(chǎn)生反式白藜蘆醇，而靠近感染區(qū)域的組織則合成全部6 種植物抗毒素；48 h 后，在花生更深層組織處檢測(cè)到了6 種植物抗毒素。該研究初步闡明了在黃曲霉侵染花生籽粒過程中植物抗毒素合成的動(dòng)力學(xué)規(guī)律，為進(jìn)一步探究黃曲霉侵染花生籽粒的機(jī)理及培育抗黃曲霉花生品種提供了一定的理論依據(jù)。最新研究發(fā)現(xiàn)，哌啶酸是花生抵御黃曲霉侵染的重要因子，外源添加哌啶酸顯著降低黃曲霉對(duì)感病花生的侵染率[31]。

2.2 花生黃曲霉侵染影響因素

黃曲霉可以通過不同的途徑侵染處于生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期的花生，但是侵染主要發(fā)生在莢果與土壤直接接觸的部位。影響因素主要有干旱和高溫脅迫、土壤質(zhì)地、病蟲害等。

灌漿期間的天氣條件對(duì)作物產(chǎn)量和品質(zhì)均有顯著影響，特別是黃曲霉毒素的污染。在充足的降雨或灌溉條件下，黃曲霉毒素的產(chǎn)生幾率較小，然而世界上主要的花生種植區(qū)生長(zhǎng)條件并不理想[32]。Sanders 等[33]研究表明當(dāng)花生莢果暴露在干旱條件下，即使根部水分供應(yīng)充足，花生也會(huì)受到黃曲霉的污染。Craufurd 等[34]證實(shí)當(dāng)土壤溫度接近黃曲霉的最佳生長(zhǎng)條件時(shí)，黃曲霉對(duì)花生的侵染和花生中黃曲霉毒素的含量與灌漿期土壤中發(fā)生水分脅迫有關(guān)。一方面，干旱脅迫降低了花生對(duì)黃曲霉侵染的天然防御能力[35]。另一方面，土壤中水分活度的降低會(huì)抑制細(xì)菌、變形蟲以及競(jìng)爭(zhēng)性真菌的生長(zhǎng)和繁殖，從而加快了適宜該條件的黃曲霉菌的生長(zhǎng)[32]。如果花生在收獲后沒有及時(shí)干燥并保持在適宜的水分范圍內(nèi)，會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致收獲后黃曲霉毒素的污染和累積。此外，有研究表明不同土壤類型對(duì)花生的霉菌感染水平具有顯著的影響。例如，沙質(zhì)土壤含水量低，更有利于真菌的快速繁殖；而黏土有較高的持水能力，因此發(fā)生干旱脅迫的可能性較小，受到霉菌感染機(jī)率低[36]。害蟲對(duì)花生莢果造成的傷口也為黃曲霉菌侵染創(chuàng)造了有利的位點(diǎn)，從而增加了黃曲霉侵染的幾率和黃曲霉毒素污染發(fā)生的程度[37]。

3 玉米黃曲霉侵染

玉米是世界種植面積最廣且最為重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，亦是我國(guó)主要的糧飼兼用作物。玉米極易遭受黃曲霉侵染和黃曲霉毒素污染，不僅威脅人畜生命健康，還造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。受到黃曲霉毒素污染的玉米籽粒，經(jīng)過加工或深加工殘留在相關(guān)的制品中，如玉米食品、玉米油、玉米飼料等，給人體和動(dòng)物健康造成危害[38,39]。Mitchell等研究發(fā)現(xiàn)玉米黃曲霉毒素污染導(dǎo)致美國(guó)每年大約7億美元的經(jīng)濟(jì)損失[38]。

3.1 玉米黃曲霉定殖及侵染過程

在田間，黃曲霉侵染玉米最常見的侵染途徑是通過空氣傳播。在玉米上的定殖起始于玉米穗須，然后產(chǎn)生分生孢子遷移到玉米穗部，在適宜的條件下萌發(fā)出菌絲，進(jìn)而菌絲通過不斷地延伸擴(kuò)展到玉米籽粒，這個(gè)侵染過程大概需要8天[40,41]。待黃曲霉菌絲覆蓋玉米籽粒后，進(jìn)入無性繁殖階段，最終在分生孢子梗上產(chǎn)生大量成串的分生孢子，進(jìn)而傳播到周圍的玉米植株，造成大面積的黃曲霉病害。Dolezal 等[42]研究發(fā)現(xiàn)接種玉米籽粒24 h 后，胚乳組織中出現(xiàn)了黃曲霉；72 h后，黃曲霉出現(xiàn)在玉米胚芽中；在72～96 h 之間，玉米花梗組織開始被黃曲霉感染。通過顯微觀察，發(fā)現(xiàn)菌絲主要定殖在胚乳的接種點(diǎn)及其周圍，進(jìn)而向下生長(zhǎng)至胚芽，然后菌絲在胚乳—胚芽界面分化并形成包圍胚芽的生物膜結(jié)構(gòu)。Shu 等[43]采用組織切片方法觀察到黃曲霉接種玉米籽粒后，在4 h、12 h 和24 h 時(shí)沒有在組織中發(fā)現(xiàn)黃曲霉；而48 h 時(shí)，黃曲霉在玉米籽粒的糊粉層和胚乳最外層廣泛定殖；糊粉層的破壞與黃曲霉菌絲的存在有關(guān)，72 h時(shí)，黃曲霉菌絲在玉米胚乳與胚芽交界處出現(xiàn)。

3.2 玉米黃曲霉侵染影響因素

黃曲霉侵染玉米除了田間玉米抽穗期間，由于害蟲危害如玉米鉆孔蟲等危害產(chǎn)生傷口、土壤貧瘠及土壤干旱引發(fā)的穗部侵染[44]，還會(huì)以為種子收獲后儲(chǔ)存條件不當(dāng)造成侵染。玉米產(chǎn)量與黃曲霉侵染的關(guān)聯(lián)性受一系列環(huán)境因素的影響，包括昆蟲量、天氣（降雨量、溫度和濕度）及土壤類型[45～48]。在玉米抽穗期受到鳥類、昆蟲、機(jī)械損傷等條件影響下，會(huì)導(dǎo)致黃曲霉侵染加重[49～51]。如玉米穗被昆蟲咬食會(huì)造成組織的機(jī)械損傷，從而使黃曲霉孢子定殖在玉米傷口上，增加黃曲霉侵染的機(jī)率[52～54]。Yu等[55]研究表明，在美國(guó)轉(zhuǎn)基因Bt 玉米能減少玉米螟的危害，玉米受蟲口傷害減少，從而導(dǎo)致黃曲霉侵染及黃曲霉毒素污染率降低。另外，氣候條件也是影響黃曲霉侵染水平的主要因素。黃曲霉毒素在玉米中的積累往往與氣候因子對(duì)植株的脅迫有關(guān)。例如，干旱和高溫是增加黃曲霉侵染風(fēng)險(xiǎn)和降低玉米產(chǎn)量最常見的氣候因素[46,47,56,57]。干旱脅迫與玉米蟲害發(fā)生的增加、黃曲霉侵染以及黃曲霉毒素積累有關(guān)[54,58]。干旱會(huì)引起玉米的防御能力減弱，發(fā)生蟲害的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)隨之增加。高溫可以加速玉米水分流失[52]，從而可能導(dǎo)致氮和鉀缺乏，玉米無法調(diào)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)給，對(duì)外界的防御能力下降[59]。作物收獲后，貯藏環(huán)境（溫度、濕度、貯藏害蟲等）和貯藏時(shí)間是影響玉米收獲后黃曲霉毒素污染的主要因素。入庫貯藏的玉米所攜帶黃曲霉菌量的基數(shù)越大，就越易誘發(fā)黃曲霉毒素的污染。而破損、病殘的玉米籽粒是黃曲霉最有可能的攜帶者，庫存玉米籽?；爻保ǚN子含水量≥10%）或是倉庫溫度過高（≥20℃）會(huì)加快黃曲霉的生長(zhǎng)和繁殖，從而加大黃曲霉毒素污染發(fā)生的機(jī)率。另外，玉米籽粒自身的代謝能力隨著貯藏時(shí)間的增長(zhǎng)而衰弱，抵抗黃曲霉侵染的能力下降，發(fā)生黃曲霉毒素污染的幾率增加[60]。

4 黃曲霉侵染分子機(jī)制研究

在黃曲霉生長(zhǎng)發(fā)育和侵染農(nóng)作物過程中，涉及各類基因表達(dá)的調(diào)控。2006 年，Payne 等公布了黃曲霉全基因組序列信息，基因組大小約37 Mb，由8條染色體組成，預(yù)測(cè)含有12 000 多個(gè)功能基因[61,62]，為黃曲霉功能基因組學(xué)的研究提供了遺傳信息。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和真菌遺傳轉(zhuǎn)化體系的成熟，黃曲霉侵染及致病相關(guān)基因研究已經(jīng)取得初步進(jìn)展，已有一些黃曲霉侵染、致病相關(guān)基因得到鑒定和功能分析，進(jìn)一步深化了對(duì)黃曲霉侵染和致病分子機(jī)理的認(rèn)識(shí)。

目前，黃曲霉侵染及致病相關(guān)基因研究已經(jīng)取得初步進(jìn)展，植物病原真菌的異三聚體G 蛋白在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)、產(chǎn)孢和致病等許多生物學(xué)過程中起著關(guān)鍵的調(diào)控作用。Liu 等[63]研究鑒定了黃曲霉中4 個(gè)G蛋白α 亞基編碼基因（GanA、GpaB、FadA和GaoC），發(fā)現(xiàn)GpaB的缺失導(dǎo)致分生孢子產(chǎn)量下降，產(chǎn)孢相關(guān)基因brlA和abaA的表達(dá)顯著降低。GpaB缺失突變體對(duì)花生種子的侵染能力明顯減弱，且突變體細(xì)胞內(nèi)cAMP 水平顯著降低，表明GpaB作用于cAMP 信號(hào)途徑，且在黃曲霉孢子形成、侵染等方面起著重要作用。pbsB基因是編碼MAP(促分裂原活化蛋白)激酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)中MAP 激酶的一種MAPKK（促分裂原活化蛋白激酶激酶），研究發(fā)現(xiàn)[64]pbsB缺失突變體的菌絲生長(zhǎng)、分生孢子和菌核形成與野生型菌株相比受到明顯的抑制，且對(duì)花生籽粒的侵染能力顯著下降，表明MAPK（促分裂原活化蛋白激酶）信號(hào)途徑在黃曲霉的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)、產(chǎn)孢、菌核形成、侵染和致病等過程中起著重要的作用。Zhang 等[65]研究發(fā)現(xiàn)MAPK 編碼基因AflSlt2在黃曲霉、生長(zhǎng)、產(chǎn)孢、致病以及毒素合成過程中具有重要的作用。AflSlt2缺失突變體完全喪失對(duì)花生的侵染力。磷酸酶介導(dǎo)的去磷酸化是細(xì)胞信號(hào)通路的組成部分，在真核生物各種細(xì)胞調(diào)控過程中發(fā)揮著重要作用，Yang 等[66]研究發(fā)現(xiàn)黃曲霉雙特異性磷酸酶基因AflCDC14的缺失導(dǎo)致黃曲霉?fàn)I養(yǎng)生長(zhǎng)減慢，分生孢子形態(tài)異常，且不能產(chǎn)生菌核，表明AflCDC14磷酸酶可能在黃曲霉?fàn)I養(yǎng)生長(zhǎng)、菌核形成和致病等方面起著重要作用，并可作為黃曲霉防治的潛在藥劑靶點(diǎn)。組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶（Histone Acetyltransferases，HATs）對(duì)真菌的生長(zhǎng)發(fā)育和次生代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生起著重要的調(diào)節(jié)作用，Lan 等[67]發(fā)現(xiàn)黃曲霉組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶編碼基因AflGcnE參與調(diào)控黃曲霉的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)、產(chǎn)孢、菌核形成和花生種子定殖等過程。分生孢子色素是真菌細(xì)胞壁的重要成分，對(duì)真菌的生長(zhǎng)發(fā)育極為重要，魏鵬霖等[68]鑒定了黃曲霉分生孢子色素合成基因pks1，發(fā)現(xiàn)pks1基因的缺失突變體對(duì)花生種子的侵染能力下降，明確了pks1基因是黃曲霉分生孢子色素合成的關(guān)鍵基因，影響黃曲霉的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)、產(chǎn)孢、菌核形成和對(duì)花生種子的侵染能力。Asis等[69]通過采用誘導(dǎo)培養(yǎng)基誘導(dǎo)黃曲霉產(chǎn)生胞外蛋白酶的方法，明確了黃曲霉產(chǎn)生的金屬蛋白酶和絲氨酸蛋白酶參與花生種子的侵染，導(dǎo)致種子組織損傷，種子活力下降，進(jìn)而促進(jìn)黃曲霉通過種皮侵入花生種子。多胺（PAs）是影響作物生長(zhǎng)發(fā)育和應(yīng)激反應(yīng)的多聚體，在真菌致病過程中起著重要作用，其中亞精胺（Spd）的生物合成在黃曲霉的生長(zhǎng)發(fā)育和致病過程中起著關(guān)鍵性作用。Majumdar等[70]研究發(fā)現(xiàn)，在黃曲霉侵染玉米籽粒過程中，黃曲霉胞內(nèi)亞精胺合酶基因的缺失對(duì)黃曲霉生長(zhǎng)、多胺合成基因的表達(dá)產(chǎn)生了不利的影響。與野生型相比，Spd缺失突變體導(dǎo)致黃曲霉的生長(zhǎng)、產(chǎn)孢和黃曲霉毒素產(chǎn)量顯著下降，表明Spd 的生物合成對(duì)黃曲霉的正常發(fā)育和致病機(jī)制至關(guān)重要。Yang 等[71]采用基因替換策略對(duì)黃曲霉腺苷酸環(huán)化酶編碼基因acyA進(jìn)行了敲除，結(jié)果發(fā)現(xiàn)黃曲霉acyA缺失突變體的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)、產(chǎn)孢和菌核形成等方面存在嚴(yán)重缺陷，表明acyA基因在黃曲霉的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)、產(chǎn)孢、致病和毒素生物合成過程中起著重要作用。Yuan 等[72]研究發(fā)現(xiàn)hexA基因的缺失導(dǎo)致黃曲霉在玉米籽粒上的產(chǎn)孢量及其產(chǎn)毒力顯著降低，表明hexA基因在黃曲霉分生孢子的產(chǎn)生、侵染、致病和毒素合成等過程中起著重要作用。Tumukunde 等[73]研究發(fā)現(xiàn)，AfsakA突變菌株能產(chǎn)生更多的分生孢子和黃曲霉毒素B1，表明AfsakA基因存在可以導(dǎo)致黃曲霉的孢子和毒素產(chǎn)量下降。這些研究均為黃曲霉新的防治手段的研發(fā)提供理論支持，也為新藥劑靶標(biāo)的尋找奠定理論基礎(chǔ)。

表1 黃曲霉侵染及致病相關(guān)基因Table 1 Infection and pathogenicity-related genes of A.flavas

5 展望

花生、玉米等糧油作物在田間生產(chǎn)、收儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)冗^程都有可能受到黃曲霉菌侵染和黃曲霉毒素污染。黃曲霉侵染和毒素發(fā)生是病原菌、寄主植物和環(huán)境三者相互作用、相互影響的結(jié)果。目前，選育抗黃曲霉侵染、抗黃曲霉產(chǎn)毒的抗病品種和田間綠色生物防治等方法是黃曲霉污染防控的有效手段。近年來研究發(fā)現(xiàn)，花生莢殼抵御黃曲霉侵染的能力強(qiáng)弱對(duì)降低毒素污染具有重要作用，發(fā)掘莢殼與種子侵染抗性、種子產(chǎn)毒抗性整合的抗性優(yōu)質(zhì)材料是培育突破性的抗黃曲霉品種的重要途徑[74]。然而，相同或不同地理來源的黃曲霉菌株間侵染力與產(chǎn)毒力均存在顯著差異[75,76]，增加了抗性品種選育和毒素污染控制難度。因此，進(jìn)一步以花生-黃曲霉或玉米-黃曲霉為研究對(duì)象，結(jié)合基因組、代謝組等多組學(xué)整合分析技術(shù)，研究不同侵染力與產(chǎn)毒力菌株間遺傳變異機(jī)制，深入發(fā)掘黃曲霉侵染和產(chǎn)毒調(diào)控基因，探明調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，揭示黃曲霉的侵染、致病和產(chǎn)毒機(jī)理及其與寄主、環(huán)境的互作關(guān)系，為花生、玉米抗黃曲霉侵染和產(chǎn)毒品種材料選育，新型防治靶標(biāo)篩選以及源頭防控策略研發(fā)奠定理論基礎(chǔ)，同時(shí)也為其他農(nóng)作物中黃曲霉侵染及黃曲霉毒素污染防控提供參考借鑒。