综述：霉菌毒素及其他：通过HRMS疑似物筛查揭示宠物饲料中的多种有机污染物

《Toxins》：Mycotoxins and Beyond: Unveiling Multiple Organic Contaminants in Pet Feeds Through HRMS Suspect Screening

本综述系统阐述了蓝藻代谢物（特别是Planktothrix agardhii产生的微囊藻毒素(MCs)和非核糖体肽(NRPs)）对水生植物（Spirodela polyrhiza）及其相关微生物群的生态影响与生物降解机制。重点揭示了天然代谢物混合物的协同毒性强于纯MCs，并阐明了浮萍相关微生物群通过mlr和非mlr途径对MCs的变异性降解能力，为水生生态系统风险评估和生物修复策略提供了新视角。

　　

蓝藻代谢物的生态影响与生物降解机制

1. 1.
   引言
   蓝藻（蓝绿藻）是能产生多种生物活性次级代谢物的原核生物，其中微囊藻毒素(MCs)是最受关注的肝毒素。然而，天然蓝藻种群（如Planktothrix agardhii）还能合成大量非核糖体肽(NRPs)，其生态功能和复合毒性效应尚不明确。本综述整合生物化学、生态学和微生物学视角，重点探讨P. agardhii主导的代谢物混合物（寡肽和生物活性化合物）在蓝藻增殖、水生植物毒性以及微生物降解中的作用。
2. 2.
   P. agardhii代谢物混合物对蓝藻生物量、叶绿素a及寡肽组成的影响
   研究表明，来自两个富营养化湖泊（Syczyńskie湖和Czarne Sosnowickie湖）的P. agardhii主导水华提取物能显著促进天然P. agardhii种群生物量和叶绿素a含量提升。尽管两种提取物中MCs浓度相差10倍（Pa-A提取物显著高于Pa-B），但均未抑制蓝藻生长，反而刺激生物量增加。这种促进效应主要归因于裂解藻细胞释放的营养物质（如磷、氮），而非特定次级代谢产物。值得注意的是，暴露后P. agardhii的寡肽组成发生显著变化：新增多种肽类（如[Asp³, MeSer⁷]MC-RR、微囊藻毒素-RR、aeruginosins(AERs)、microginins(MRGs)等），同时部分未知肽类消失。寡肽谱的快速演变反映了种群内多化学型的动态竞争，溶解性营养物质和代谢物可能通过调控不同化学型优势度间接影响水华毒性。
3. 3.
   P. agardhii代谢物混合物与纯MCs对浮萍发育的影响
   以Spirodela polyrhiza（多根浮萍）为模型的研究发现，含非MC寡肽的天然提取物比纯MCs表现出更强植物毒性。值得注意的是，MCs含量低13倍但寡肽多样性更高的Pa-B提取物，对浮萍叶片扩张、根伸长和叶绿素a合成的抑制效应更显著。而浓度高达38倍的纯MC-LR仅引起轻微影响，证实非MC寡肽（如anabaenopeptins(APs)、AERs、cyanopeptolins(CPs)）在复合毒性中起主导作用。这些寡肽多具酶抑制活性（如蛋白酶、蛋白磷酸酶抑制），其协同效应可能通过干扰植物激素调控和光合机制实现。该发现解释了蓝藻水华水体中大型植物种群衰退的生态现象。
4. 4.
   MCs暴露下浮萍微生物群落结构变化
   浮萍相关微生物群（以变形菌门为主导）在MCs暴露下呈现变异性响应。在低营养条件下，含两个精氨酸的MC-RR降解最快（9天降解61%），且对细菌抑制最强；MC-LR降解较慢（21%）；而疏水性MC-LF几乎不降解。微生物群落结构分析显示，MCs暴露后优势菌属（如Methylophilus）相对丰度变化显著，且真核藻类（如Chlorella）响应具有物种特异性。宿主存在与否和营养状态共同调控微生物群落组装：有植物存在时，MC-RR的降解优势可能与其作为氮源的价值相关；而无植物系统中MC-LR与MC-RR降解速率相近。
5. 5.
   浮萍微生物群对MCs的生物降解机制
   浮萍相关微生物群能通过酶促途径降解MC-RR和MC-LR，产生线性化产物（如m/z 968、953）及环状衍生物（如m/z 1011）。降解菌群包含已知MC降解菌（如Acidovorax、Pseudomonas、Rhizobium等），并检测到mlrA同源基因序列（编码微囊藻毒素酶）及谷胱甘肽S-转移酶基因。降解路径异于经典mlr途径：MC-LF的抗降解性提示存在底物特异性酶（可能为低相似度MlrA类似蛋白）。值得注意的是，浮萍组织内未检测到MCs或其代谢物，证实微生物降解是毒素去除主因。
6. 6.
   结论
   P. agardhii代谢混合物通过营养循环和化感效应形成自我促进的正反馈循环，其中非MC寡肽对水生植物的抑制强于单一MCs。浮萍-微生物系统通过变异性降解途径（尤其对亲水性MCs）发挥生物修复潜力，其效率受营养状态、宿主-微生物互作调控。未来需聚焦天然寡肽混合物的协同毒性机制、变异性降解通路及宏基因组学指导的生物修复策略开发。