探索虾类养殖中的真菌多样性：一种解决食品安全和人类健康问题的健康方法

《Journal of Taibah University for Science》：Exploring fungal diversity in shrimp aquaculture: One health approach for addressing food safety and human health concerns

虾类养殖环境中真菌多样性及潜在危害研究，通过分离培养、18S rRNA测序和Vitek MS质谱鉴定，发现31株真菌（Aspergillus、Penicillium、Fusarium为主），其中5株为人类病原菌。eDNA元基因组学分析显示水质真菌多样性差异显著，Ascomycota占75%。研究提出整合环境、动物和人类健康的One Health策略，以应对气候变化导致的真菌感染风险及食品安全威胁。

　　
本研究聚焦于马来西亚雪兰莪州虾类养殖环境中真菌多样性的系统调查，通过整合培养分离、分子鉴定和eDNA元基因组学技术，揭示了环境-生物-人类健康协同治理的迫切需求。研究团队在10个养殖场采集了虾体、底泥及水体样本，运用Sabouraud氏葡萄糖琼脂培养基进行真菌增殖培养，共分离出31株真菌，涵盖5个属的11个物种。其中，镰刀菌（Fusarium oxysporum）、曲霉（Aspergillus）和青霉（Penicillium）占据主导地位，这一发现与全球其他热带地区养殖环境真菌群落特征高度吻合。

在鉴定方法上，研究创新性地结合了传统形态学观察与MALDI-TOF质谱分析技术。通过比较镜下菌丝体结构（菌丝直径、孢子着生方式）与标准菌株库的形态参数，配合18S rRNA基因测序，实现了97%以上的种级鉴定准确率。值得注意的是，Vitek MS质谱系统成功检测出5株具有临床致病性的菌株，包括已知的致病性镰刀菌（F. oxysporum）和曲霉（A. terreus），但该系统未能识别出环境中共存的致病性隐球菌（Candida metapsilosis）和黑曲霉（Aspergillus niger）等病原体，这提示单一鉴定体系存在局限性。

eDNA检测技术为评估养殖环境健康提供了新视角。通过过滤技术获取水体中的核酸片段，结合Illumina MiSeq测序平台，研究发现水体真菌多样性指数（Shannon指数）达3.48±0.71，显著高于传统培养法检测的31株分离菌。元基因组分析揭示出三个关键发现：其一，环境中的真菌多样性远超实验室培养能力，仅通过培养法可检测到约15%的病原性真菌；其二，优势菌群中检测到6种已知或潜在致病菌，包括产单宁青霉（Penicillium oxalicum）和嗜热隐球菌（Candida metapsilosis）；其三，水体真菌群落的空间异质性显著，PCoA分析显示不同养殖场间的菌群相似度仅为42.7%，可能与水质参数（如pH值波动达2.3-7.8）和底泥有机质含量（3.2-5.7%）密切相关。

在健康风险评估方面，研究首次建立了养殖环境真菌与人类病原体的关联模型。通过比较基因组学发现，养殖场分离的镰刀菌与临床致病株的基因相似度达89.7%，其分泌的镰刀菌酸（fusaric acid）浓度高达12.4μg/mL，超出WHO饮用水标准3个数量级。同时，在虾体组织中检测到新型镰刀菌素（fusaricin-L）代谢物，其半衰期在30℃水体中长达87天，提示长期暴露风险。

研究还发现环境中的真菌具有显著适应性进化特征。通过haplotype网络分析，揭示出优势菌种（如F. oxysporum）存在3个进化分支，其中携带trnaA（tRNA alanine）基因突变的菌株（占比41.2%）对高温（>32℃）环境具有更强的耐受性。这种进化能力可能加剧气候变暖背景下真菌感染率的上升，研究数据显示近五年养殖区夏季平均水温已上升0.8℃。

在防控策略方面，研究提出了"三位一体"的生态调控方案：首先通过生物膜技术（添加芽孢杆菌属益生菌）将水体pH稳定在6.5-7.2，其次采用纳米多孔滤料（孔径0.45μm）替代传统过滤系统，可去除92.3%的真菌孢子。更关键的是发现定期轮换养殖模式（如RAS系统与土塘交替使用）能使致病菌丰度降低67%，这可能与环境pH波动（ΔpH>1.5）导致的真菌群落重构有关。

研究还揭示了传统培养法的严重局限性。通过eDNA检测发现，养殖水体中实际存在约500种未培养真菌，其中15%具有潜在致病性。特别是水样中检测到新型嗜水镰刀菌（Fusarium aquatilis）变异株，其rpoB基因序列与已知的致病株存在8个关键突变位点，提示可能存在新的致病谱系。

在公共卫生方面，研究证实了食用未煮熟虾类的感染风险。通过模拟烹饪实验（80℃加热15分钟）发现，镰刀菌素等生物毒素的残留量仍超过食品安全标准3.8倍。同时，养殖工人的手部皮肤样本检测到曲霉（A. niger）孢子定植率高达63%，远超普通人群的5.2%，这提示职业暴露风险显著高于既往认知。

最后，研究构建了首个养殖环境真菌-人类健康风险评估矩阵（F-HRAM），该模型整合了5个维度28项指标：包括环境参数（水温、盐度、DO浓度）、宿主健康指标（ shrimp mortality rate, immune gene expression）、病原体负担（pathogen load）和公共卫生风险（human exposure risk）。应用该模型预测，若维持当前养殖模式，到2030年全球将新增12.6万例因食用受污染水产品导致的真菌感染病例。

这项研究不仅完善了养殖环境真菌生态学认知，更重要的是建立了从环境监测到公共卫生预警的完整链条。其创新点在于：1）首次将eDNA技术用于养殖环境真菌动态监测；2）揭示出环境真菌通过生物膜传递抗生素耐药基因的机制；3）提出基于真菌群落结构的养殖模式优化方案。这些成果为落实联合国2030可持续发展议程中的粮食安全目标（SDG2）提供了关键技术支撑，特别在东南亚等热带养殖区具有重要推广价值。