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为解决小麦受镰刀菌(Fusarium graminearum)污染及玉米赤霉烯酮(ZEN)产生的问题,研究人员开展了其生长和 ZEN 积累的预测模型研究。结果表明不同条件影响生长和产毒,给出防控建议。这有助于优化收获和干燥措施,减少污染。
在广袤的农业世界里,小麦作为重要的粮食作物,养活了无数人。然而,它却面临着诸多威胁,其中镰刀菌(
Fusarium graminearum)及其产生的玉米赤霉烯酮(ZEN),就像隐藏在暗处的 “杀手”,严重危害着小麦的生产和人们的健康。镰刀菌引发的赤霉病(FHB),让大量小麦在田间就受到侵害,而收获后的麦粒若保存不当,残留的镰刀菌孢子还会在适宜条件下 “复活”。ZEN 作为一种非甾体雌激素类霉菌毒素,长期接触,无论是高剂量还是低剂量,都会干扰人和动物的生殖系统,引发内分泌紊乱等一系列健康问题。欧盟也因此对食品和动物饲料中的 ZEN 等毒素设定了严格的限量标准。
可目前,人们对促进镰刀菌在小麦中定植以及产生 ZEN 的生态生理条件知之甚少。为了揭开这些谜团,来自国外的研究人员开展了一项重要研究,相关成果发表在《Fungal Biology》杂志上 。
研究人员采用了一系列关键技术方法。他们运用全因子实验设计,将分离自英国小麦的两株镰刀菌(Fg 08/091 和 Fg 08/111)作为研究对象,通过在培养基中添加甘油,精确调控水活度(aw)至 0.88、0.91、0.94、0.97 和 0.99 这五个不同水平,同时设置 4、6、8.5、15、20、25、30 和 35°C 这八个不同的培养温度。在 30 天的培养过程中,每天对菌落生长情况进行测量,并在第 10、20 和 30 天检测 ZEN 的积累量。为深入分析镰刀菌的生长动力学,研究人员还运用 Cardinal/Rosso、Davey 和 Gibson 模型计算真菌生长速率(μ)和延迟期(λ) 。
在实验设计方面,全因子设计使得研究人员能够全面探究菌株、水活度和温度这三个因素对镰刀菌生长的影响。记录真菌生长(μ)和延迟期(λ)这两个生长参数,为后续分析提供了关键数据。
关于镰刀菌在小麦培养基中的生长情况,实验发现,尽管两株菌株在相同条件下培养,但偶尔会出现一天的生长延迟差异,不过二者的 μmax和 λ 差异并不显著(p > 0.05)。在低水活度条件下,延迟期更长;而生长最快时,延迟期最短。在 0.88 aw且 4°C 或 35°C 的环境中,镰刀菌无法生长。总体来看,μmax会随着水活度和温度的升高而增加。
在 ZEN 产生方面,研究发现,无论是在培养基还是小麦中,产生 ZEN 的最适温度为 25 - 30°C。相比培养基,在小麦中促进镰刀菌生长(0.92 aw )和产生 ZEN 需要更高的水活度(0.90 aw )。研究人员通过模型预测得出,在 30 天后,当水活度处于 0.90 - 0.95 aw、温度在 16 - 34°C 的范围内时,镰刀菌生长的概率超过 80%。
综合各项研究结果,研究人员得出结论:为避免小麦受到霉菌毒素污染,应将水活度控制在 0.89 以下,并尽量避开 18 - 31°C 的温度环境(P < 0.5)。将预测模型整合到决策支持系统中,能够帮助农民提前识别收获前的污染风险,优化收获和干燥操作,从而最大程度减少收获后的污染情况。
这项研究意义重大,它深入揭示了镰刀菌在小麦中的生长规律以及 ZEN 的产生条件,为防控小麦霉菌毒素污染提供了科学依据。农民可以依据这些研究成果,调整种植和储存策略,减少经济损失,保障粮食安全。同时,这也为食品行业和监管部门提供了重要参考,有助于制定更加科学合理的食品安全标准和监管措施,守护人们的健康。