鐮刀菌毒素對小麥產(chǎn)生污染 精準識別毒素成風(fēng)險管控關(guān)鍵

伴隨著(zhù)晴好天氣，江蘇全省秋糧收獲進(jìn)程加快，水稻收獲進(jìn)度超過(guò)六成，有望再獲豐收。而稻麥輪作的江蘇省，夏糧小麥收成也撐起了糧食豐收的半邊天。

“江蘇糧食質(zhì)量安全的最大風(fēng)險之一來(lái)自于鐮刀菌毒素對小麥的污染，我們歷時(shí)近20年研發(fā)的小麥鐮刀菌毒素污染風(fēng)險形成機制及管控關(guān)鍵技術(shù)研究成果，破解了毒素發(fā)現難、控制難的問(wèn)題。”10月28日，江蘇省農科院農產(chǎn)品質(zhì)量安全與營(yíng)養研究所首席科學(xué)家史建榮研究員告訴記者，應用了他們研發(fā)的毒素控制關(guān)鍵技術(shù)，大幅降低了毒素污染程度，解決了小麥豐收帶毒的產(chǎn)業(yè)難題，成果獲得2020年江蘇省科學(xué)技術(shù)獎一等獎，相關(guān)技術(shù)累計推廣4070萬(wàn)畝，新增產(chǎn)值50.9億元。

毒素污染是小麥質(zhì)量安全重大風(fēng)險

小麥是我國重要糧食作物，年產(chǎn)量約1.3億噸。每年五六月間，長(cháng)江中下游的江淮麥區就迎來(lái)小麥收獲的時(shí)節。

正常的小麥麥穗金黃，籽粒飽滿(mǎn)，黃中透白。但是，堪稱(chēng)小麥“癌癥”的世界性真菌病害——赤霉病，在江蘇許多地方造成麥穗干枯，籽?？瞻T，即使收到的籽粒也因為帶有毒素造成食品安全重大風(fēng)險。

近年來(lái)，受全球氣候變化和農作物耕作制度改變的影響，我國小麥赤霉病發(fā)病范圍危及長(cháng)江中下游甚至向黃淮麥區持續擴大、頻率不斷增加、危害逐步加重。據統計，2010年以來(lái)，我國小麥赤霉病從偶然爆發(fā)到連年爆發(fā)，尤其在長(cháng)江中下游麥區重發(fā)頻發(fā)，每年赤霉病造成的直接經(jīng)濟損失超百億元，已嚴重影響到我國糧食安全和人畜食用安全。

江蘇省農業(yè)科學(xué)院農產(chǎn)品質(zhì)量安全與營(yíng)養研究所劉馨博士介紹說(shuō)，小麥赤霉病是由鐮刀菌侵害引起的，染病小麥不僅大幅減產(chǎn)、甚至絕收。“鐮刀菌還會(huì )產(chǎn)生嘔吐毒素、玉米赤霉烯酮、伏馬毒素等160余種毒素。”劉馨說(shuō)，食用病麥會(huì )發(fā)生眩暈、發(fā)燒、惡心、腹瀉、流產(chǎn)死胎等急性中毒癥狀，嚴重時(shí)會(huì )引起出血，影響免疫力和生育力。某些鐮刀菌毒素還會(huì )誘發(fā)肝癌、食管癌，各國都制定了嚴格的限量標準，限制其在食品中的含量。

精準識別毒素成為風(fēng)險管控關(guān)鍵

過(guò)去，小麥鐮刀菌毒素污染管控面臨著(zhù)三大瓶頸難題：鐮刀菌毒素種類(lèi)多、結構復雜難識別;產(chǎn)毒菌群特征不清、毒素污染規律不明;藥劑篩選靶標不聚焦、關(guān)鍵控制點(diǎn)難確定。

史建榮告訴記者，他們確立的思路是，從建立高通量多毒素篩查技術(shù)入手，探明毒素污染發(fā)生規律，明確關(guān)鍵控制點(diǎn)，研發(fā)減毒關(guān)鍵技術(shù)，建立控病減毒協(xié)同的全程管控體系，為解決小麥毒素污染防控與監管這一產(chǎn)業(yè)難題提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。

首先，他們要解決如何快速發(fā)現毒素的檢測難題。通?？蒲腥藛T采集到帶病小麥樣品進(jìn)行毒素檢測時(shí)，需要從樣本中提取毒素，利用液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用設備，并與鐮刀菌毒素的標準物質(zhì)進(jìn)行比對，才能判斷樣本中含有哪些毒素，有多大含量。

經(jīng)過(guò)研究，他們發(fā)明了鐮刀菌毒素標物制備與高通量精準識別關(guān)鍵技術(shù)：研制出具有完全自主知識產(chǎn)權標準物質(zhì)8個(gè)，打破了國外壟斷，其成本僅為國外的20~30%;創(chuàng )建了基于功能化多壁碳納米管、石墨烯合金前處理的多毒素精準篩查技術(shù)，實(shí)現33種毒素同步檢測，靈敏度提高10倍;為了滿(mǎn)足快速、無(wú)損檢測的監管需求，項目團隊研制出現場(chǎng)無(wú)損檢測設備，分分鐘就可以判斷小麥中毒素是否超標。

十年采集建庫探明污染形成機制

經(jīng)過(guò)連續10年、抽樣檢測2萬(wàn)余份，項目團隊建立了全國小麥鐮刀菌毒素污染數據庫。首次揭示我國小麥鐮刀菌毒素污染風(fēng)險消長(cháng)規律，明確江淮麥區是毒素重發(fā)、頻發(fā)區，嘔吐毒素和玉米赤霉烯酮是污染江蘇小麥的主要風(fēng)險。

“我們監測了40年間產(chǎn)毒鐮刀菌種群演變規律，發(fā)現江蘇省產(chǎn)毒鐮刀菌以3ADON化學(xué)型為優(yōu)勢菌群，該種群產(chǎn)毒力最強，并偏好稻麥輪作。”成果主要完成人徐劍宏研究員介紹道，據此，他們揭示了江蘇毒素高污染形成的菌源基礎，為精準管控提供明確靶標。

在明確產(chǎn)毒菌群的基礎上，科研人員又發(fā)現，花期、收獲前期高濕度是毒素重發(fā)生的核心誘因。生產(chǎn)上常用的防病藥劑多菌靈及其復配劑控毒效果差，某些殺菌劑甚至會(huì )刺激鐮刀菌產(chǎn)毒。因此，鎖定揚花期控病減毒協(xié)同、收獲后毒素監管為關(guān)鍵控制點(diǎn)。

找到江蘇麥區“頭號毒源”后，項目團隊對癥下藥，篩選出多種高效抑菌控毒藥劑，并研發(fā)出丙硫戊唑醇新藥劑“樂(lè )麥寶”，大面積推廣應用表明，使用“樂(lè )麥寶”可以減毒75%，用藥量減少10%。

同時(shí)，他們以解構鐮刀菌毒素毒性功能位點(diǎn)為導向，研發(fā)出毒素降解菌劑，對染病的小麥籽粒進(jìn)行處理，毒素降解率達95%，為污染小麥后續處理提供有效技術(shù)。

目前，該技術(shù)體系已經(jīng)制定為國家農業(yè)行業(yè)標準發(fā)布，有效保障了江蘇乃至全國小麥產(chǎn)品質(zhì)量安全。(科技日報記者 張曄)

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關(guān)鍵詞： 毒素污染 小麥 質(zhì)量安全 精準識別毒素