中国科学家破解黄曲霉产毒差异之谜 为粮食安全防控提供新路径

问题——餐桌安全面临“隐形毒源”挑战 花生、玉米、大米等粮油作物在储存、运输或加工环节一旦受潮霉变,可能滋生黄曲霉并产生黄曲霉毒素。

该毒素被公认为危害突出的真菌毒素之一,具有强致癌性、致畸性和致突变性,可损伤肝脏、抑制免疫功能,与肝癌发生风险密切相关。

更重要的是,污染对象广、暴露途径隐蔽,既威胁公众健康,也影响粮食安全与相关产业链稳定。

随着全球气候变暖、极端天气增多,部分地区温湿条件更利于真菌生长,毒素污染风险呈上升趋势。

然而,长期以来防控工作面临一个关键疑问:同为黄曲霉,不同地区菌株“毒性强弱”差异显著——有的高产毒、危害突出,有的产毒较低甚至接近“温和”。

由于缺乏系统性解释,风险预测难以精细化,防控策略也难以实现“对症下药”。

原因——遗传分化与环境选择共同塑造产毒差异 3月18日,国际期刊《自然·通讯》在线发表中国农业科学院油料所李培武院士团队研究成果。

研究团队整合四大洲1052株黄曲霉菌株资源,构建目前规模领先的黄曲霉多组学数据集,并结合系统发育、基因组与代谢组分析以及环境关联研究,追溯产毒差异的形成路径。

研究显示,黄曲霉种群存在明显的系统发育分化与地理分化特征,产毒能力与遗传分化高度相关:高产毒菌株更集中于低纬度的高温高湿区域。

该发现为现实中的区域差异提供了科学解释——在高温高湿环境更常见的地区,粮油作物遭受黄曲霉毒素污染的概率更高;而寒冷干燥区域总体风险相对较低,但在气候异常或储藏条件不当时仍不可掉以轻心。

更具启发性的是,研究对传统观点作出重要修正。

以往学界多将产毒高低主要归因于毒素生物合成基因簇的差异,类似“生产线”是否完备决定产量。

此次研究表明,决定差异的更关键因素在于调控基因的变异以及初级代谢通路的重编程。

换言之,温度、湿度、土壤理化性质等环境条件,通过长期的选择压力影响关键调控网络,推动代谢表型演化,从而改变毒素生成水平。

这一机制揭示了“环境—进化—代谢—产毒”之间的链条,为理解气候变化背景下的毒素风险变化提供了新的解释框架。

影响——为风险评估与防控策略升级提供依据 该研究对粮油安全治理具有多重现实意义:其一,为风险预测提供更可操作的“生物学底座”。

若能将不同遗传谱系、代谢特征与环境变量进行耦合,有望更早识别高风险区域、关键作物与重点环节,实现从“事后检测”向“事前预警”转变。

其二,提示现有生物防控策略需要更审慎评估。

研究指出,部分低产毒黄曲霉菌株虽然黄曲霉毒素产生较少,但可能分泌其他类型真菌毒素。

这意味着,单纯以“非产毒或低产毒”作为筛选标准的生物防控路径,存在被忽视的安全风险与策略漏洞。

相关应用在推广前需进一步开展毒素谱评估与生态安全验证,避免“控一毒、起他毒”。

其三,为我国南北差异化治理提供科学依据。

高温高湿地区不仅在田间环节更易发生感染,储藏环节若通风、控湿措施不足,也可能进一步放大风险;而在相对干燥地区,一旦遭遇异常降雨或储藏管理松懈,同样可能形成局部高风险点。

对策——以“精准防控”贯穿田间到餐桌全链条 专家表示,应在已有检测与监管基础上,推动防控思路向精准化、综合化升级: 一是强化分区分级治理。

根据区域气候与菌群谱系特征,完善重点地区、重点作物、重点环节的风险地图与监测频次,提升预警的前瞻性与针对性。

二是推进储运加工环节控湿控温标准化。

完善仓储通风、干燥、密闭与快速周转等措施,降低霉变发生概率,压缩毒素生成窗口期。

三是加快构建多毒素协同防控体系。

在生物防控、拮抗菌应用等方面,建立“毒素谱”评估机制,避免单指标导向;同步推动快速检测技术与溯源手段应用,提高发现与处置效率。

四是加强科普与行业培训。

面向农户、仓储企业及加工主体普及霉变识别与处置规范,形成从生产端到消费端的风险共治。

前景——从机制突破走向治理能力提升 业内人士认为,随着多组学数据与环境因子关联模型不断完善,黄曲霉毒素风险评估有望实现更精细的动态预测,并为耐霉抗毒育种、绿色防控产品研发以及区域化标准制定提供依据。

在气候变化与全球农产品流通加速的背景下,这类以机制为牵引的研究,将成为提升粮油安全治理能力的重要支点。

黄曲霉毒素问题不仅是食品安全议题,更是气候变化背景下的系统性挑战。

研究揭开产毒差异之谜,标志着防控体系迈向精准化、科学化。

把握规律、完善治理,是守护粮仓与餐桌的必由之路。