《Applied and Environmental Microbiology》：Genomic diversity and thermal niches of Aspergillus molds disrupting rind formation of surface-ripened cheeses
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丝状真菌在表面熟成奶酪微生物群落发育中具有重要作用，并可影响产品外观与风味。关于有益奶酪真菌的多样性与生态已有较多研究，但人们对奶酪腐败霉菌自然史的理解仍然有限。本工作旨在刻画污染手工奶酪的曲霉属（Aspergillus）物种基因组多样性，并识别奶酪非生物环境
丝状真菌在表面熟成奶酪微生物群落发育中具有重要作用，并可影响产品外观与风味。关于有益奶酪真菌的多样性与生态已有较多研究，但人们对奶酪腐败霉菌自然史的理解仍然有限。本工作旨在刻画污染手工奶酪的曲霉属（Aspergillus）物种基因组多样性，并识别奶酪非生物环境（基质本身与温度）如何限制曲霉属（Aspergillus）生长。比较基因组学在年美国东北部三家发生污染事件的加工设施中确定两主要物种：A. westerdijkiae 与 A. ostianus 为腐败霉菌。不同设施中存在多种 A. westerdijkiae 基因组型，说明污染事件并非由单一克隆菌株造成。所有 A. westerdijkiae 分离株均产生赭曲霉毒素A（ochratoxin A，OTA），但浓度株间差异很大。对 A. westerdijkiae 在营养丰富实验室培养基（麦芽提取物琼脂，malt extract agar，MEA）与奶酪凝乳琼脂（cheese curd agar，CCA）上的 RNA 测序显示，奶酪上表达富集的通路包括氨基酸与脂肪酸降解。跨温度生长实验表明，腐败曲霉属（Aspergillus）物种的最适生长温度高于外皮中有益真菌，且在低于15°C时被青霉属（Penicillium）物种竞争抑制。全球真菌代谢条形码数据库提示，A. westerdijkiae 在美国东北部自然生境中通常不存在，可能由外地引入该区域。
研究背景方面，表面熟成奶酪外皮由酵母与丝状真菌如青霉属（Penicillium）、Scopulariopsis、Bifusarium、Debaryomyces、Sporendonema、Chrysosporium 等与细菌共同形成多物种群落，决定产品外观、质地并通过对奶酪凝乳中乳成分分解贡献风味。有益真菌的基因组与生态学研究较充分，但关于不良腐败霉菌在表面熟成奶酪中的自然史与基础生态研究出奇有限，美国手工奶酪产业较欧洲年轻，更需要“生态杠杆”管理外皮真菌群落。近年来美国马萨诸塞、康涅狄格、佛蒙特等州奶酪厂出现曲霉属（Aspergillus）导致外皮皱缩、变色、黑斑或黄色粉状斑块，Circumdati 组曲霉属（Aspergillus）可产生赭曲霉毒素（ochratoxins）等次级代谢物，还存在抑制有益微生物与产青霉素酸等抗菌代谢物风险，因此亟需明确其基因组身份、来源与防控原理。研究人员开展比较基因组学、转录组学、温度生态位实验、种间竞争实验及全球数据库分布分析，得出污染由多株 A. westerdijkiae 与 A. ostianus 引起、并非单克隆扩散，奶酪基质诱导氨基酸与脂肪酸降解通路上调，曲霉属（Aspergillus）较青霉属（Penicillium）更耐温，低温可抑制曲霉属（Aspergillus），且 A. westerdijkiae 在美国东北部自然生境中缺乏稳定检出、可能为外来引入。论文发表于《Applied and Environmental Microbiology》，意义在于为奶酪厂提供以温度管理和溯源防控为依据的生态控制思路。
主要关键技术方法包括：从美国东北部三家设施污染表面熟成奶酪样本队列中经系列稀释分离纯培养后开展全基因组测序与基于单拷贝直系同源基因（single-copy orthologous genes）的系统基因组树构建；用 antiSMASH 筛查生物合成基因簇（biosynthetic gene clusters，BGCs）并用 CD-HIT 做蛋白泛基因组与独特基因通路富集；以麦芽提取物琼脂（MEA）和奶酪凝乳琼脂（CCA）开展 RNA 测序（RNA-sequencing）后用 DESeq2 做差异表达与 KEGG 通路富集；在马铃薯葡萄糖琼脂（potato dextrose agar，PDA）与 CCA 上做 10°C 至 35°C 菌丝径向生长率测定及 9°C 至 14°C 存活计数；将 A. westerdijkiae 与 P. biforme 在 CCA 上共培养做温度梯度竞争并做方差分析；利用 GlobalFungi 数据库的 ITS 代谢条形码数据过滤分析 A. westerdijkiae 全球分布。
研究结果部分，小标题“Comparative genomics reveals distinct strains of Aspergillus westerdijkiae as well as Aspergillus ostianus as contaminants of Northeastern United States cheese rinds”中，研究人员通过系统基因组与 BGC 分析发现奶酪外皮污染物含 A. westerdijkiae 与 A. ostianus 两种，A. westerdijkiae 奶酪分离株在进化树上不聚在一起，说明至少三株不同 A. westerdijkiae 被独立引入；A. westerdijkiae 三家设施株均带 OTA 基因簇，Aw2019 具 otaA、otaB、otaC、otaR、otaD，Aw2012 与 Aw2023_1 缺 otaD，A. ostianus 分离株无完整 OTA 簇；LC–MS/MS 定量显示 Aw2012 的 OTA 均值约 54454.7 μg/kg，Aw2023_1 约 3775.7 μg/kg，Aw2019 约 16.7 μg/kg，A. ostianus 两株低于报告限。
小标题“The cheese rind substrate induces broad transcriptomic changes in A. westerdijkiae”中，RNA 测序显示 CCA 上 2359 个基因显著下调、1299 个基因显著上调；上调基因富集 36 条 KEGG 通路且无下调富集通路，缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸降解与脂肪酸降解模块近 75% 基因上调，说明奶酪蛋白与脂肪分解资源利用是主要适应策略。
小标题“Spoilage Aspergillus species have a higher optimal growth temperature compared to other cheese rind fungi”中，PDA 上 30°C 时曲霉属（Aspergillus）生长率显著高于非曲霉属（Aspergillus）真菌，曲霉属（Aspergillus）最适约 20°C–25°C、速率 4–6 mm/day，青霉属（Penicillium）较窄且高温下降明显；9°C–14°C 存活实验显示 10°C 近无生长、13°C–14°C 达约 106 CFU/mL；CCA 共培养中 10°C 时 P. biforme 占优，≥15°C 时 A. westerdijkiae 占优，说明低温是抑制腐败曲霉属（Aspergillus）的生态杠杆。
小标题“A. westerdijkiae is not normally found in the Northeastern United States based on global databases”中，GlobalFungi 过滤后 320 个样本显示美国东北部田野样本无稳定检出，北美仅加州近海与犹他森林等少数记录，欧洲寒冷地区却有检出；该菌全球可读数多见于森林枯落物、海洋植物与沉积物、红树林等，提示其可能不是本地种群，而经由生产材料或海盐等途径引入。
讨论部分总结为，全基因组证据不支持单克隆奶酪适应株扩散假说，A. ostianus 虽罕见但应进入手工奶酪厂监测范围；OTA 监管方面欧盟按产品 0.5–80 μg/kg，美国仅有 20 μg/kg 非强制参照水平，实验中高 OTA 株提示部分污染事件具安全风风险，需对实际奶酪直接检测；转录组说明该菌可快速重编程以利用乳酸、残乳糖、蛋白与脂肪；温度阈值上 10°C 接近其低温极限，厂家将窖温稳定低于 12°C 可消除不良影响，气候或节能导致升温会改写竞争平衡；GlobalFungi 局限虽在地理覆盖，但现有数据支持 A. westerdijkiae 非美国东北部自然常见种，未加工海盐带孢是待证假设。
研究结论部分译为：比较基因组分析揭示污染美国东北部不同奶酪熟成设施的为不同 A. westerdijkiae 菌株，不支持单一奶酪适应克隆株区域扩散假说；A. westerdijkiae 与 A. ostianus 两类近缘曲霉属（Aspergillus）可在同一设施共同破坏外皮；所有被测 A. westerdijkiae 株均有 OTA 产生潜力但水平差异大；奶酪凝乳基质诱导氨基酸与脂肪酸降解等广泛转录重编程；腐败曲霉属（Aspergillus）最适温度高于有益外皮真菌，低于 15°C 时青霉属（Penicillium）可压制曲霉属（Aspergillus）；全球数据库表明 A. westerdijkiae 并非美国东北部自然生境典型组分，可能经奶酪生产材料引入；温度管理与污染源溯源是控制表面熟成奶酪曲霉属（Aspergillus）污染的可行生态杠杆。
