厚朴酚对交链孢菌产TeA毒素的调控机理研究

Tenuazonic acid (TeA) produced by Alternaria alternata is one of Alternaria toxins with the highest and most toxic detection in agricultural products, but also an important virulence factor. Meanwhile, previous reports had shown that the reactive oxygen species (ROS) plays a pivotal role in the mycotoxins biosynthesis, and antioxidants can scavenge ROS in a certain extent. The high inhibition effects of magnolol on TeA accumulation was observed by our previous study. Therefore, in this proposal, by magnolol and diphenyl iodonium (DPI) treatment, microscopy observation, biochemistry analysis, RT-PCR detection and isobaric tags for relative and absolute quantitation (iTRAQ)-LC-MS/MS are employed to study the effect of magnolol on differential protein in TeA biosynthesis, and the functional genes were verified at the transcriptional level. Combined with the effect of magnolol on cell membrane integrity and ROS metabolism, the regulation mechanism of magnolol to TeA accumulation was revealed. The expected results would provide scientific reference for using antioxidants to reduce and remove the Alternaria toxins on agro-products during storage and processing.

由交链孢菌（Alternaria alternata）代谢产生的细交链格孢菌酮酸（TeA），是在农产品中检出率最高且毒性最大的交链孢毒素，同时也是重要的致病因子。已有研究表明真菌毒素的合成与菌体活性氧（ROS）代谢密切相关，而抗氧化剂可在一定程度上清除ROS。申请人前期发现，抗氧化剂厚朴酚对TeA的累积具有极显著的抑制作用。在此基础上，本项目通过厚朴酚及DPI（NOX专一阻断剂）处理，利用显微镜观察、生化测定、实时定量PCR及iTRAQ等技术，研究厚朴酚对TeA合成过程中关键差异蛋白的调控，并从转录水平对功能基因进行验证，结合厚朴酚对菌体质膜完整性和H2O2、AaAP1及NOX等相关ROS代谢体系的调控，进而揭示厚朴酚等抗氧化剂对真毒产毒的调控机制，以期为开展果蔬贮藏加工过程中利用抗氧化剂防控交链孢毒素提供科学依据。

农产品在生长、采收、贮运、销售等过程中，极易受到交链孢菌的侵染而发生腐烂，不仅造成巨大的经济损失，还会在腐烂部位产生并积累大量真菌毒素，对消费者健康造成潜在的威胁。本研究发现交链孢毒素在各类农产品及其制品中均有不同程度检出 (检出率: 50%~89%)，且交链孢毒素暴露是导致食管癌高发的重要诱因之一，我国已连续四年将食品中交链孢毒素污染列入国家食品污染物及有害因素的监控计划。然而，交链孢毒素合成的调控网络尚不明确。因此，本项目利用分子生物学和组学分析技术，首次系统解析了植物提取物厚朴酚抑制交链孢毒素产生的分子调控网络，进而为开发新型的杀菌剂提供理论依据。首先通过筛选多种植物源提取物，发现厚朴酚可显著抑制真菌毒素累积，特别是100 μM厚朴酚几乎可完全抑制交链孢毒素合成，50 μM厚朴酚对TeA抑制率达96%以上。通过转录组学结合生物化学分析，发现厚朴酚抑制交链孢毒素合成的机制主要包括：一方面可通过打破交链孢菌的活性氧平衡，降低MAPK途径（Hog和CWI）关键基因的表达，以及下调C/N源调控因子CreA/NmrA的基因表达，抑制交链孢菌的毒素合成；另一方面厚朴酚还能降低脂肪酸β-氧化代谢途径，进而直接影响交链孢毒素合成底物-乙酰CoA的供给，并下调毒素合成基因簇内基因的表达，导致毒素产量下降。进一步研究厚朴酚对果蔬毒素的控制效果，通过采前幼果期、膨大期和成熟期喷施厚朴酚，可显著降低果蔬中交链孢毒素含量，毒素含量降低35%以上。本项目完成了预定研究内容，取得了一定的研究成果，达到了预期研究目标。发表SCI研究论文4篇，参加学术会议并作邀请报告共4次，并成功举办“第二届中国真菌毒素大会”，提升了团队影响力。