为实现对转基因(Genetically Modified,GM)稻米的镰刀菌毒素风险的安全性评估,有必要调查稻米中镰刀菌及镰刀菌毒素的污染。针对镰刀菌侵染及其毒素污染的生物防控技术可以为人类健康提供保障。为保障粮食安全,本研究基GSK1349572纯度于代谢组学分别从镰刀菌毒素含量和内生真菌类群多样性两方面评价GM稻米的食品安全性,并进一步探究生物防控技术对稻米中玉米赤霉烯酮的脱毒效果。具体内容如下:(1)转基因稻米的非靶向代谢组变异分析及真菌毒素风险预警采用液相色谱-质谱联用技术(High Performance Liquid Chromatography-Mass Spectrometry,HPLC-MS)对粳稻品种日本晴(FP1)和PJ574(FP2)以及其相应的转基因品种(FT16、FT23)的种子进行代谢组学研究,利用主成分分析和偏最小二乘法-判别分析等多元统计方法从四个稻米样本检测出448种代谢物。在筛选差异代谢物中,L-乳酸,玉米赤霉烯酮(Zearalenone,ZEN)、10E,12Z-十八碳二烯酸和精胺的浓度变异幅度受品种差异的影响较大。FP1-FP2组、FP1-FT16组、FP2-FT23组分别有9、23、13个特有差异代谢物,FP1-FP2组特有差异代谢物主要包括肌醇和硬脂酸酰胺等;FP1-FT16组特有差异代谢物主要包括脱氧鸟苷酸、咖啡盐和葡萄糖酸等;FP2-FT23组特有差异代谢物主要包括前列腺素B2、L-胱氨酸和16-羟基棕榈酸等,其中FP1-FT16组变异幅度最大。另外,转基因育种和品种差异的效应类似,都在一定程度上影响精氨酸生物合成及多条氨基酸代谢通路,但不同品种的转基因稻米中代谢通路的变异不同。总体上转基因育种引发的稻米代谢组分和代谢通路变异虽然可能影响稻米的营养品质,但幅度位于安全范围内,小于品种差异。经酶联免疫法(ELISA)实测显示,稻米样本中的ZEN含量在4.2～6μg/kg之间,两亲本品种间差异显著(P<0.01),但转基因稻米的ZEN含量与亲本实质等同。稻米中ZEN含量虽低于国家标准(60μg/kg),但其可能由稻米内生镰刀真菌合成,在特定条件下存在真菌爆发和真菌毒素积累的风险。(2)稻米镰刀菌毒素安全性评估及内生真菌类群成因分析通过ELISA检测技术在四个稻米样本中均检出低剂量镰刀菌毒素污染,其中ZEN毒素含量3.7～6.1μg/kg,呕吐毒素含量13.3～25.8μg/kg,T-2毒素含量0.4～1.2μg/kg,但四个稻米样本间均没有显著性差异(P>0.05),转基因与亲本稻米间实质等同;伏马菌素仅FT16稻米样本检出,含量为8.5μg/kg;4个货架期内的稻米样本检出镰刀菌毒素含量远远低于国家标准,不构成食品安全风险。稻米中分离的16株镰刀菌株均无检测到呕吐毒素和伏马菌素,但都测出ZEN毒素,含量在5.5～21.5μg/kg之间;9株镰刀菌检测出T-2毒素,其含量在0.1～0.5μg/kg之间。此外,通过ITS高通量测序分析4个稻米共检出9个内生真菌门和68个真菌属,其中优势真菌门均为子囊菌门,优势真菌属主要为镰刀菌属(Fusarium)和弯孢菌属(Curvularia)。4个稻米样本内生真菌α多样性中,仅亲本FP1和FP2的Shannon指数有显著差异(P<0.05)。GM稻米FT16的镰刀菌属丰富度较亲本FP1增加了59.61倍,成为优势菌属,但差异不显著(P>0.05)。大体上GM稻米内生真菌类群与其亲本稻米实质等同,转基因变异导致的安全风险较低,但低剂量毒素的普遍存在以及内生真菌的产毒风险更值得警惕。(3)稻米内生芽孢杆菌BR-1的抗真菌活性及其对玉米赤霉烯酮的脱毒效果前期研究已从稻米中分离一株内生芽孢杆菌BR-1,通过全基因组测序分析BR-1菌株的基因组序列信息,探究BR-1菌株的抗真菌活性和降解玉米赤霉烯酮特性。经鉴定,BR-1菌株为贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensisRodent bioassays)。贝莱斯芽孢杆菌BR-1有4个生物合成基因簇(surfactin,fengycin,bacillaene and bacillibactin)负责脂肽的生物合成。与已知的ZEN降解酶相关基因进行BLASTP比对,发现4条同源性为67.91%～100%的候选基因。另外,菌株BR-1对镰刀菌的菌落直径、孢子萌发和菌丝生长均有较强的拮抗效果,该菌上清液降解ZEN效果最高,降解率达到80%左右。以M9培养基、培养24 h作为菌株BR-1降解ZEN的最适培养条件,优化了降解ZEN反应条件,最适作用条件如下:ZEN底物浓度为100 ng/m L、反应时间2 h、p H=7、反应温度37℃。对菌Bucladesine NMR株BR-1降解ZEN活性物质的化学本质探究发现,其降解活性物质为一种耐热蛋白。在稻米的镰刀菌防控应用中,菌株BR-1对禾谷镰刀菌人工感染的稻米具有显著拮抗镰刀菌和降解ZEN的效果,且与对照组相比,毒素降解率达到54.77～63.31%。在对稻米中的ZEN降解应用中,菌株BR-1处理24 h后ZEN的降解率达到60.36%,处理72 h后降解率达到76.77%。综上,贝莱斯芽孢杆菌BR-1表现出较好的谷物储藏防霉应用的潜力。综上所述,对GM稻米代谢组学方面安全性评估,发现货架期内稻米样本中检出ZEN,对其成因进行探究和风险初步评估,并研究稻米内生镰刀菌产毒能力。总体上转基因稻米表现为与亲本实质等同,但货架期稻米中镰刀菌毒素的检出以及内生镰刀真菌的广泛分布,是值得警惕的现象。通过鉴定评估有效降解ZEN的菌株,探究内生贝莱斯芽孢杆菌BR-1对镰刀菌的拮抗活性和对ZEN的降解特性,有助于提高稻米的霉菌毒素安全性。