农业景观中野生植物的霉菌毒素污染：季节动态与木本植物被低估的作用

《Environments》：Mycotoxin Contamination of Wild Plants in Agricultural Landscapes: Seasonal Dynamics and the Underestimated Role of Woody Species

　　

霉菌毒素研究传统上集中于栽培作物，而生长在半自然植被中的野生植物尽管可能具有生态重要性，却仍基本未被探索。本研究对来自匈牙利平原农业区域的野生植物物种中黄曲霉毒素B1 (AFB1)、脱氧雪腐镰刀菌烯醇 (DON) 和玉米赤霉烯酮 (ZEN) 的发生、季节动态、器官特异性分布和生长型差异进行了综合评估。研究人员分析了7月、8月和10月采集的共134份样品的霉菌毒素污染情况。三种霉菌毒素均被频繁检出，仅13%的样品不含所研究的毒素。霉菌毒素谱随季节变化，7月以多种毒素共存为主，8月以ZEN为主，10月以DON为主，而AFB1向生长季末逐渐减少。生长型对污染模式的解释力强于植物器官：木本植物的AFB1和DON污染更高，而禾本科植物的ZEN浓度更高。尽管大多数浓度较低，但偶有极端值接近或超过欧盟动物饲料参考值。研究人员的发现将半自然植被（尤其是木本植物）识别为先前被低估的霉菌毒素库，并表明在评估农业景观中的环境霉菌毒素暴露时，应考虑季节动态和植物生长型。

**论文解读：农业景观中野生植物的霉菌毒素污染——季节动态与木本植物被低估的作用**

**研究背景与问题**

霉菌毒素（mycotoxin）是主要由曲霉属（*Aspergillus*）和镰刀菌属（*Fusarium*）等真菌产生的有毒次级代谢产物，其中黄曲霉毒素B1 (aflatoxin B1, AFB1）、脱氧雪腐镰刀菌烯醇（deoxynivalenol, DON）和玉米赤霉烯酮（zearalenone, ZEN）因具有致癌、免疫毒性和内分泌干扰效应而备受关注。传统霉菌毒素研究主要集中在栽培作物上，但半自然植被中的野生植物作为野生动物和牲畜的潜在食物来源，以及产毒真菌的宿主，其污染状况长期被忽视。已有研究表明，非作物植被可成为DON和ZEN产生菌的替代宿主，并通过风、雨溅、土壤、昆虫或脊椎动物传播为邻近作物提供接种源；同时，气候变化（如升温、降水格局改变）可能进一步促进产毒真菌的定殖和毒素产生。然而，关于野生植物中霉菌毒素在物种间、器官间、生长型间以及季节间的分布规律，尤其在半自然植被中的定量数据仍十分有限。为此，研究人员在匈牙利平原农业景观中开展了系统性调查，旨在揭示AFB1、DON和ZEN在野生植物中的发生规律，并检验以下假设：（1）同一植物物种或器官可同时被多种霉菌毒素污染；（2）污染存在季节变化；（3）不同器官（营养器官与生殖器官）的污染谱存在差异；（4）不同生长型（木本、单子叶草本、双子叶草本）的污染模式存在差异。

**所开展的研究与结论**

研究人员于2024年7月、8月和10月在匈牙利平原Jászság地区的一条1.7公里样带上，采集了134份野生植物样品，涵盖多种常见野生饲料植物。样品按月份、生长型（木本、禾本科草本、阔叶草本）和器官（叶、茎、花、果实、种子）分类，采用竞争性酶联免疫吸附测定法（ELISA）检测AFB1、DON和ZEN的浓度。研究显示，仅13%的样品不含任何检测的霉菌毒素；三种毒素共存是最常见的污染模式（20%），ZEN为最常检出的单一毒素（16%）。季节上，7月以多种毒素共存为主，8月以ZEN为主，10月DON占主导，AFB1在生长季末消失。生长型对污染的解释力强于器官：木本植物AFB1和DON浓度显著高于草本，而禾本科植物ZEN浓度最高。器官间差异仅对DON最显著（叶片高于茎、花、果实）。尽管多数浓度较低，但部分木本植物（如犬蔷薇*Rosa canina*、锈红蔷薇*Rosa rubiginosa*、灰毛柳*Salix cinerea*）的极端值接近或超过欧盟幼年反刍动物饲料参考值。该研究首次系统证明了半自然植被（尤其是木本植物）是农业景观中霉菌毒素的重要且被低估的储库，并强调季节动态和生长型是评估环境霉菌毒素暴露的关键因素。论文发表在《Environments》。

**主要关键技术方法**

研究人员在匈牙利平原Jászság地区的Natura 2000自然保护区沿1.7公里样带，于2024年7月、8月和10月三次采集野生植物样品，涵盖木本、禾本科草本和阔叶草本三类生长型，以及叶、茎、花、果实、种子等器官。样品经95°C干燥24小时后研磨，采用商用ELISA试剂盒分别定量AFB1（Europroxima Aflatoxin B1 ELISA kit，检出限0.5 ppb）、DON（Elabscience ELISA kit，检出限150 ppb）和ZEN（Europroxima Zearalenone ELISA kit，检出限6 ppb）。ZEN样品使用C18固相萃取（SPE）柱进行净化以减轻基质效应。所有浓度以干重（DW）表示。通过加标回收实验验证了方法的准确度（回收率70%~124%）和精密度（变异系数CV%多<15%）。气象数据来自布达佩斯李斯特·费伦茨国际机场气象站，计算了采样前14天的平均气温、累计降水量、相对湿度和饱和水汽压差（VPD）。统计分析采用Mann–Whitney U检验比较组间差异，并用小提琴图可视化分布。

**研究结果**

**3.1 总体共存模式**
通过分析134份样品中三种毒素的检出情况，发现仅13%的样品不含任何检测的霉菌毒素。最常见的污染模式是三种毒素同时存在（20%），ZEN为最常检出的单一毒素（16%）。在二元组合中，ZEN与DON共存频率最高（15%）。季节差异显著：7月以三种毒素共存为主（25%）；8月仅含ZEN的样品最多（26%）；10月AFB1未被检出，DON单独或与ZEN共存均占29%，呈现从多毒素共存向DON主导的季节性转变。

**3.2 器官特异性共存**
不同器官的共存模式差异明显。茎中无毒素样品的比例最高（24%），而叶片中三种毒素同时存在的比例最高（28%）。ZEN单独存在于茎（32%）和花（31%）中最为常见，果实中ZEN与AFB1共存（22%）占主导。某些组合在特定器官中缺失，如茎中未检出单独AFB1，花中未检出AFB1与ZEN共存。

**3.3 生长型间共存差异**
木本植物中三种毒素共存频率最高（28%），禾本科植物以ZEN单独存在为主（46%），阔叶草本中最常见的是ZEN与AFB1共存（24%）。木本植物的污染模式分布最均匀，而禾本科植物中完全缺失多种含AFB1和DON的组合。

**3.4 霉菌毒素浓度的季节变化**
通过Mann–Whitney U检验进行两两比较：AFB1浓度在月份间无显著差异，但浓度范围从7月到10月逐渐减小，8月个别木本植物（犬蔷薇、锈红蔷薇）叶片和果实中的AFB1浓度高达55.00和71.96 μg/kg DW，超过欧盟参考值。DON浓度在8月与10月间存在显著差异，10月整体向更高值偏移，8月灰毛柳叶片中测得极端值1541.72 μg/kg DW，接近欧盟参考值。ZEN浓度在夏季（7月、8月）与秋季（10月）间差异显著，10月显著低于夏季，8月毛蕊花（*Verbascum phlomoides*）叶片中ZEN浓度最高为89.78 μg/kg DW。

**3.5 植物器官的霉菌毒素污染**
叶片中AFB1浓度显著高于茎和果实，叶片中DON浓度显著高于茎、花和果实，果实中测得最高AFB1浓度（81.08 μg/kg DW）。ZEN仅在叶片与果实间存在显著差异，其余器官间差异不显著。总体而言，器官特异性差异对DON最显著，对AFB1中等，对ZEN最弱。

**3.6 主要生长型的霉菌毒素污染**
木本植物AFB1和DON浓度显著高于禾本科和阔叶草本，禾本科植物AFB1浓度最低，DON则为木本植物远高于其他两组。ZEN浓度在禾本科植物中显著高于木本植物，但未超过欧盟参考值。生长型效应以DON最强，AFB1次之，ZEN最弱。木本植物是AFB1和DON高浓度污染的主要来源。

**讨论与结论**

讨论部分综合了主要发现：半自然植被中野生植物的霉菌毒素污染主要由季节动态和生长型决定，而器官影响较弱且不持续。季节变化不仅影响污染水平，还改变毒素谱组成——从仲夏的多种毒素共存转向生长季末的单一毒素主导。木本植物（尤其是锈红蔷薇、犬蔷薇、黑刺李*Prunus spinosa*和灰毛柳）是AFB1和DON污染的主要贡献者，而禾本科植物则与ZEN高浓度相关。这些发现挑战了传统以作物为中心的霉菌毒素研究视角，表明半自然植被可作为多种霉菌毒素的生态相关储库。研究还指出，叶片等营养器官的污染高于生殖器官，监测计划若仅关注生殖器官可能低估总污染水平。尽管大多数浓度较低，但部分样品接近或超过欧盟饲料参考值，提示对野生食草动物和通过食用野生植物（如蔷薇果）可能产生的人类间接暴露需进一步关注。局限性包括：ELISA方法可能受基质效应影响；采样设计侧重于多样性而非均衡性；仅基于一年数据。未来研究需结合LC-MS/MS验证和真菌群落分析。

**研究结论翻译**
本研究证明，生长在农业区域半自然植被中的野生植物物种可携带可检测浓度的多种霉菌毒素，包括ZEN、AFB1和DON。结果表明，植被中霉菌毒素的发生主要由季节条件和生长型从属关系决定，而植物器官的作用相对较小。值得注意的是，木本植物表现出出乎意料的高DON浓度，且营养器官（尤其是叶片）的污染高于生殖器官，提示田边和防护林带可能作为产毒真菌被低估的储库。季节差异，特别是晚夏观察到的高ZEN浓度，突显了温度和水分条件对霉菌毒素动态的强烈影响，强调了这些过程对持续气候变化的潜在敏感性。有限的器官特异性模式进一步表明，仅将监测工作集中于生殖器官可能会低估自然植被中霉菌毒素的总体存在。综上所述，这些发现挑战了传统以作物为中心的霉菌毒素污染视角，并强调了野生植物在农业景观中的生态相关性。尽管本研究受到采样不均衡和缺乏真菌群落数据的限制，但它为未来整合霉菌毒素分析与真菌生态学的综合研究提供了基础，以更好地评估变化环境下的环境储库和暴露途径。除了环境重要性之外，这些结果还对霉菌毒素监测和风险管理具有实际意义。农业田周围的半自然植被不应在监测计划中被忽视，因为它可能增加野生动物的环境暴露，并在某些情况下通过食用可食用野生植物导致间接的人类暴露。将野生植被纳入未来的监测策略可能提高对环境霉菌毒素储库的认识，并支持农业景观中更广泛的风险评估和管理方法。