基于高通量测序的玉米中微生物多样性分析
储藏,群落,真菌,1材料与方法,1材料与试剂,2仪器与设备,3试验方法,2结果与分析,1优势菌株的分离纯化与保守序列的提取,2系统发育树的构建与比对,3玉米中细菌群落多样性分析,4玉米中真菌群落多样性分析,3结论
张咚咚,赵金凤,谢思源,胡锋卫,吴 琼,周显青(粮食储藏与安全教育部工程研究中心 河南工业大学粮食和物资储备学院 郑州 450001)
粮食安全始终是全社会共同关注的重大问题之一,粮食安全的一大影响因素是微生物大量繁殖而导致的粮食腐败变质,如霉变[1]。粮食自身含有丰富的营养物质,即使在收获后也是一个活的生命体,会不断地进行新陈代谢,加之粮食籽粒表面携带大量的微生物,一旦储藏不当极易引起微生物的大量快速繁殖,从而造成粮食发热、霉变,甚至代谢产生大量生物毒素,不但使粮食的食用品质下降,还直接威胁人们的身体健康[2-3]。据联合国粮农组织统计,全球每年有2%的粮食因霉变而不能食用。我国粮食霉变的情况也十分严重,尤其是在一些高温阴雨时节,粮食存放不当极易引起吸湿、霉变。从数量上来看粮食表面的微生物细菌最多,霉菌次之;从危害程度上来看,虽然霉菌数量相对较少,但是其对生存环境的要求不高,在相对恶劣的环境下也能快速生长繁殖,是引起粮食腐败变质的主要微生物类群,同时代谢生成的真菌毒素也严重威胁人们的身体健康,对粮食储藏安全的影响较大[4-5]。
玉米是我国的主要粮食作物之一,产量约占全国粮食总产量的1/4,是主要的商品粮和战略储备粮种之一,也是我国重要的饲料原料和食品工业原料。玉米籽粒的胚部较大,营养丰富,吸湿性强,表面带菌量大,加上玉米收获时水分较高等多种因素,使其成为最易受到微生物侵害的粮种,导致其储藏过程中极易出现发热、霉变、真菌毒素超标[6-7]。玉米储藏过程中常见的霉菌有青霉属、曲霉属、根霉属、镰刀霉属等[8],它们可代谢产生如黄曲霉毒素、脱氧雪腐镰刀菌烯醇、玉米赤霉烯酮等真菌毒素,直接威胁人们的生命健康[9]。
在保障玉米安全储藏过程中,较多采用的是烘干、充氮气调、低温储藏等手段来降低环境中的水分、氧气含量、环境温度等以抑制微生物的生长和霉变[10-11]。然而,这些手段不仅耗能高、费用高,还会出现局部储藏环境异常,导致玉米表面微生物的快速生长繁殖,出现发热、霉变现象,并不可避免地导致真菌毒素超标。这其中有一大因素是玉米表面的微生物种群和生长、繁殖以及代谢规律不明确,不能提前感知、预测微生物的发生、发展及代谢规律[12-13]。
明确玉米中微生物种群特征及其多样性,是阐明其储藏过程中微生物发生、发展规律的首要条件。本研究采用经典的微生物学手段对玉米表面可培养微生物进行分离、纯化,然后针对所得菌种进行测序,构建系统发育树(Phylogenetic trees),进行分子生物学鉴定。环境中可培养微生物种类只占微生物总量的10%以下[14] ......
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