红曲霉属 是一类丝状真菌,在亚洲,尤其是中国,有近 2000 年的应用历史,用于生产草药和食用产品。这些真菌能产生丰富的有益次级代谢产物,如天然食用红曲霉色素(MPs)和降脂成分莫纳可林 K(MK)。然而,某些红曲霉菌株也可能产生霉菌毒素桔霉素(CIT),从而带来潜在的食品安全风险。需要注意的是,并非所有红曲霉菌株都能产生桔霉素,因为某些红曲霉基因组缺乏负责 CIT 生物合成的基因簇。
本特刊包含 13 篇关于红曲霉菌及其相关产品的综述和研究文章。题为“从随机扰动到精确靶向:研究红曲霉种基因功能方法的综合综述”[贡献 1] 的综述文章系统地考察了各种基因操作技术在推进红曲霉菌分子生物学方面的作用,并展望了人工智能(AI)技术在分析和预测红曲霉代谢产物及代谢途径,以及开发新型红曲霉相关产品中的应用前景。
本特刊包含六篇研究论文,重点关注提高 MPs——红曲霉菌产生的一类代表性次级代谢产物——的产量以及控制桔霉素的产生。题为“采用 ARTP 方法对红曲霉进行诱变育种以高产橙色色素和低桔霉素含量”[贡献 2] 的论文描述了一种采用 ARTP 方法的诱变育种策略,以提高红曲霉黄色素的高产产量,同时降低桔霉素含量。在题为“转录组分析揭示了乙酸增加红曲霉色素产量的分子机制:红曲红曲霉 CICC41233" [贡献 3] 的研究中,基于转录组分析结果探讨了乙酸提高红曲红曲霉 CICC41233 中 MPs 产量的分子机制。在题为“武夷红曲分离的紫色红曲霉与黑曲霉共培养以提高红曲霉色素产量同时抑制桔霉素产生”[贡献 4] 的研究中,调查了武夷红曲分离的紫色红曲霉(*M. purpureus*)和黑曲霉(*A. niger*)共培养提高 MPs 产量同时抑制 CIT 产生的机制。在题为“来自转录组学的机制洞察:葡萄糖转运蛋白gltp1 基因敲除如何提高红曲红曲霉 CICC41233 中红曲霉色素的生物合成”[贡献 5] 的研究中,作者利用转录组分析结果阐明了敲除葡萄糖转运蛋白gltp1 基因如何提高 MPs 合成的机制。在题为“通过靶向过表达组蛋白乙酰转移酶MrEsa1 和删除聚酮合酶 PksCT 提高红曲霉氮杂菲酮色素产量而不受桔霉素污染”[贡献 6] 的研究中,通过同时敲除 CIT 聚酮合酶基因pksCT 并过表达组蛋白乙酰转移酶基因MrEsa1,获得了一种不产生 CIT 的菌株。题为“IscA1 在低频磁场相关的紫色红曲霉中红曲霉色素和桔霉素水平变化中的作用”[贡献 7] 的研究调查了IscA1 基因在低频磁场条件下紫色红曲霉(*M. purpureus*)产生 MPs 和 CIT 中的作用。
本期刊发表了三篇研究论文,探讨提高 MK——红曲霉属产生的另一种代表性次级代谢产物——的产量。在题为"5-氮杂胞苷提高红曲霉中莫纳可林 K 和色素产量”[贡献 8] 的论文中,发现向培养基中添加 5-氮杂胞苷可以提高 MK 和 MPs 的产量。在题为“优化紫色红曲霉与酿酒酵母在硒富集香菇上的共培养以增加莫纳可林 K 产量”[贡献 9] 的研究中,通过优化硒富集香菇子实体培养基中紫色红曲霉(*M. purpureus*)和酿酒酵母(*S. cerevisiae*)的共培养条件,获得了一种 MK 产量高且硒含量高的发酵产物。在题为“Mok I 基因过表达增强毛状红曲霉中莫纳可林 K 产量的分子机制”[贡献 10] 的研究中,调查了通过Mok I 基因过表达增强毛状红曲霉(*M. pilosus*)中 MK 产量的分子机制。
此外,本期刊中题为“毛状红曲霉 SWM-008 产生的红曲素和红曲素醇对链脲佐菌素 - 烟酰胺诱导的大鼠模型中促炎因子及肝肾组织病理学改变的影响比较”[贡献 11] 的研究,比较了毛状红曲霉 SWM-008 产生的红曲素和红曲素醇对链脲佐菌素 - 烟酰胺诱导的大鼠模型中肝、肾组织促炎因子和病理组织学改变的影响。题为“羟基自由基的形成:红曲素光降解的关键机制和调控靶点”[贡献 12] 的论文分析了驱动红曲素光降解的关键因素——羟基自由基的形成和调控机制。题为“利用代谢组学表征不同陈化年份红曲酒中的关键代谢标志物”[贡献 13] 的论文运用代谢组学技术分析比较了不同陈化时间的红曲酒中的关键标志物化合物。
本特刊共收录了 13 篇关于红曲霉属及其产品的论文,作者均为中国大陆和台湾的学者。这反映了中国研究人员在红曲霉及其代谢产物的研究以及相关产品的开发方面,显著领先于国际同行。这是因为目前只有中国和日本等亚洲国家生产和消费衍生自红曲霉属的产品,导致其他国家学者对红曲霉属及相关产品的研究有限。尽管如此,一些国际学者也从事与红曲霉属相关的研究。其中,来自捷克共和国的 Petra Patakova 教授领导的研究小组对红曲霉属进行了系统研究。此外,巴西学者也对红曲霉属的分类学做出了贡献。
总之,中国学者对红曲霉属的分子生物学及其产品开发进行了系统研究,取得了许多令人鼓舞的成果。红曲霉属可能是中国研究人员迄今为止研究得最全面、最系统的一种可食用丝状真菌。尽管一些中国学者在红曲霉属的分类学方面做了大量工作,但由于种种原因,相关研究成果尚未在国际公认的学术期刊上发表。


