[发明专利]镰刀菌毒素脱毒路径相关基因ADH、AKR6D1、AKR13B2及其应用

说明书

本发明公开了镰刀菌毒素脱毒路径的相关基因ADH、AKR6D1、AKR13B2及其应用，通过原核表达基因ADH、AKR6D1、AKR13B2获得纯化的蛋白，体外实验证实纯化的三个蛋白一起可以催化脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON），形成3‑异构体‑脱氧雪腐镰刀菌烯醇（3‑eip‑DON），其中ADH蛋白可氧化DON，形成3‑酮基‑脱氧雪腐镰刀菌烯醇（3‑oxo‑DON）；而AKR6D1、AKR13B2蛋白可进一步还原3‑oxo‑DON，形成目前已知毒性最低的物质3‑epi‑DON。

技术领域

本发明属于食品安全中的真菌毒素脱毒领域，具体涉及镰刀菌毒素脱毒路径相关基因ADH、AKR6D1和AKR13B及其应用。ADH基因编码的蛋白质被证实能够作用于脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol，DON)，将其氧化形成3-酮基-脱氧雪腐镰刀菌烯醇(3-oxo-DON)，同时AKR6D1、AKR13B2蛋白可以还原3-oxo-DON，形成毒性极弱的3-异构体-脱氧雪腐镰刀菌烯醇(3-epi-DON)。

背景技术

脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)是一种广泛分布的真菌毒素，主要由镰刀菌属真菌产生。这些产毒真菌在田间侵染小麦、大麦、玉米等禾谷类作物的小花组织，并定植在发育的籽粒上。因此，这些真菌产生的毒素会直接积累在成熟的谷物中，从而进入下游产品(Bai,G.,and Shaner,G.Management and resistance in wheat and barley to Fusariumhead blight.2004.Annu Rev Phytopathol 42:135-161.)。世界多地的谷物及其谷类早餐食品、烘焙产品、休闲食品、啤酒以及谷物制成的动物饲料中，均存在不同程度的真菌毒素污染(Desjardins 2006，Lancova et al.2008)。DON毒素耐高温，加热不易降解，可在食物链中长期存留，严重危害人畜健康。摄食DON污染的食物会导致人的免疫力低下、贫血、头痛、恶心及腹痛等，动物摄食后可导致拒食、呕吐、生长阻滞及生殖紊乱等(Pestka,J.J.Deoxynivalenol:mechanisms of action,human exposure,and toxicologicalrelevance.2010.Arch Toxicol 84:663-679.)。在植物中，极低剂量的毒素即可引起多种植物枯萎、蔫黄、坏死等症状；同时DON作为一种毒力因子，能够促进镰刀菌在小麦穗部的扩散从而加重赤霉病病症，严重降低作物产量(Bai等,Deoxynivalenol-nonproducingFusarium graminearum causes initial infection,but does not cause diseasespread in wheat spikes.2002.Mycopathologia.153:91-98)。由于我国农业生态环境及耕作制度引起的镰刀菌毒素污染面大，迄今国内外又缺乏控制或消除DON毒素的有效方法，所以时常发生人误食受镰刀菌毒素污染面粉而中毒的事件，尤其是DON毒素对猪、鸡等动物的影响巨大，既严重阻滞动物生长，DON毒素在动物产品中的残留又影响人类健康。因此，寻找消除DON毒性的材料和方法，是人类面临的一个重要任务。