宿主诱导基因沉默技术高效缓解棉花收获前黄曲霉毒素污染

针对棉花易受黄曲霉毒素（aflatoxin）污染这一全球性健康与经济问题，本研究利用宿主诱导基因沉默（HIGS）技术，通过RNA干扰（RNAi）靶向沉默黄曲霉毒素生物合成基因aflC，在转基因棉花中实现毒素积累显著降低（降幅高达99%），为提升棉花籽食品安全、减少致癌物风险及增加农业经济收益提供创新策略。

　　

论文解读

棉花，这一全球重要的天然纤维作物，不仅是纺织业的支柱，其种子还富含油脂和蛋白质，广泛用于饲料和食品工业。然而，棉花易受真菌感染，尤其是Aspergillus flavus（黄曲霉），导致收获前黄曲霉毒素污染。黄曲霉毒素B₁和M₁被国际癌症研究机构（IARC）列为人类致癌物（Group 1和Group 2B），每年造成全球农业经济损失高达2.7亿美元，并严重威胁食品安全——美国严格限制食品中黄曲霉毒素含量低于20 ppb，牛奶代谢物M₁则需低于0.5 ppb。更棘手的是，目前尚无天然抗黄曲霉毒素的棉花品种，现有防控策略（如生物防治）效果有限且易受病原体突变影响。因此，开发高效、稳定的技术以阻断毒素积累，成为保障全球粮食安全和棉花产业可持续发展的迫切需求。

在这一背景下，亚利桑那大学（University of Arizona）的研究团队领导了一项创新研究，旨在通过宿主诱导基因沉默（HIGS）技术，在棉花中工程化表达RNA干扰（RNAi）分子，靶向沉默黄曲霉毒素生物合成关键基因aflC（编码聚酮合酶），从而在病原体感染源头抑制毒素产生。研究成果发表在《Discover Plants》期刊，证实该策略可使转基因棉花籽的黄曲霉毒素积累降低84%-99%，且不影响棉花正常农艺性状，为作物抗真菌污染提供了突破性解决方案。

研究团队采用的关键技术方法包括：首先，利用农杆菌介导转化（Agrobacterium-mediated transformation）将靶向aflC基因的RNAi表达盒（RNAiAFL）导入陆地棉（Gossypium hirsutum cv Coker 312）胚性细胞系，该表达盒由强组成型启动子CaMV35S驱动；其次，通过PCR筛选和连续自交获得纯合转基因株系（T₂/T₃代）；接着，使用高度产毒的Aspergillus flavus菌株AF13（样本队列来源：美国农业部菌种库）接种温室种植的棉花棉铃，模拟自然感染；最后，采用Neogen Reveal Q+试剂盒结合Raptor读卡器定量棉籽提取物中的黄曲霉毒素浓度，确保检测灵敏度覆盖2-100 ppb范围。

研究结果通过以下小标题归纳：

• 转基因棉花的农艺性状评估：三个RNAiAFL转基因株系（T₂/T₃代）在棉铃数量、种子+纤维重量、纤维重量及种子含油量/蛋白量等指标上，与野生型对照无显著差异（p<0.05），仅个别株系纤维重量轻微降低。温室生长表型亦无异常，表明RNAi表达未干扰棉花正常生理功能。
  
  
• 黄曲霉毒素抑制效果：Aspergillus flavus接种14天后，所有转基因株系棉籽的黄曲霉毒素浓度均显著低于野生型（学生t检验p<0.05），其中RNAiAFL-2株系降幅达99%，RNAiAFL-1和RNAiAFL-3分别降低84%和94%。这一结果直接