2021-12-02 16:34:28
伴隨著晴好天氣，江蘇全省秋糧水稻已基本收割完畢，全年糧食生產(chǎn)有望再獲大豐收。而稻麥輪作的江蘇省，夏糧小麥?zhǔn)粘梢矒纹鹆思Z食豐收的半邊天。
“江蘇糧食質(zhì)量安全的最大風(fēng)險之一來自于鐮刀菌毒素對小麥的污染，我們歷時近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)，破解了毒素發(fā)現(xiàn)難、控制難的問題。”近日，江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與營養(yǎng)研究所首席科學(xué)家史建榮研究員告訴記者，應(yīng)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?zhǔn)俏覈匾Z食作物，年產(chǎn)量約1.3億噸。每年五六月間，長江中下游的江淮麥區(qū)就迎來小麥?zhǔn)斋@的時節(jié)。
正常的小麥麥穗金黃，籽粒飽滿，黃中透白。但是，堪稱小麥“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，收到的籽粒也因為帶有毒素而存在食品安全重大風(fēng)險。
近年來，受全球氣候變化和農(nóng)作物耕作制度改變的影響，我國小麥赤霉病發(fā)病范圍危及長江中下游甚至向黃淮麥區(qū)持續(xù)擴大、頻率不斷增加、危害逐步加重。據(jù)統(tǒng)計，2010年以來，我國小麥赤霉病從偶然暴發(fā)到連年暴發(fā)，尤其在長江中下游麥區(qū)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(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與營養(yǎng)研究所劉馨博士介紹說，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，食用病麥會發(fā)生眩暈、發(fā)燒、惡心、腹瀉、流產(chǎn)死胎等急性中毒癥狀，嚴重時會引起出血，影響免疫力和生育力。某些鐮刀菌毒素還會誘發(fā)肝癌、食管癌，各國都制定了嚴格的限量標(biāo)準(zhǔn)，限制其在食品中的含量。
精準(zhǔn)識別毒素成為風(fēng)險管控關(guān)鍵
過去，小麥鐮刀菌毒素污染管控面臨著三大瓶頸難題：鐮刀菌毒素種類多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜難識別；產(chǎn)毒菌群特征不清、毒素污染規(guī)律不明；藥劑篩選靶標(biāo)不聚焦、關(guān)鍵控制點難確定。
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(guī)律，明確關(guān)鍵控制點，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(jiān)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(xiàn)毒素的檢測難題。通常科研人員采集到帶病小麥樣品進行毒素檢測時，需要從樣本中提取毒素，利用液相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用設(shè)備，并與鐮刀菌毒素的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進行比對，才能判斷樣本中含有哪些毒素，有多大含量。
經(jīng)過研究，他們發(fā)明了鐮刀菌毒素標(biāo)物制備與高通量精準(zhǔn)識別關(guān)鍵技術(shù)：研制出具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)8個，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(zhǔn)篩查技術(shù)，實現(xiàn)33種毒素同步檢測，靈敏度提高10倍；為了滿足快速、無損檢測的監(jiān)管需求，項目團隊研制出現(xiàn)場無損檢測設(shè)備，分分鐘就可以判斷小麥中毒素是否超標(biāo)。
10年采集建庫探明污染形成機制
經(jīng)過連續(xù)10年、抽樣檢測2萬余份，項目團隊建立了全國小麥鐮刀菌毒素污染數(shù)據(jù)庫。首次揭示我國小麥鐮刀菌毒素污染風(fēng)險消長規(guī)律，明確江淮麥區(qū)是毒素重發(fā)、頻發(fā)區(qū)，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(jiān)測了40年間產(chǎn)毒鐮刀菌種群演變規(guī)律，發(fā)現(xiàn)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(jù)此，他們揭示了江蘇毒素高污染形成的菌源基礎(chǔ)，為精準(zhǔn)管控提供明確靶標(biāo)。
在明確產(chǎn)毒菌群的基礎(chǔ)上，科研人員又發(fā)現(xiàn)，花期、收獲前期高濕度環(huán)境是毒素重發(fā)生的核心誘因。生產(chǎn)上常用的防病藥劑多菌靈及其復(fù)配劑控毒效果差，某些殺菌劑甚至?xí)碳ょ牭毒a(chǎn)毒。因此，鎖定揚花期控病減毒協(xié)同、收獲后毒素監(jiān)管為關(guān)鍵控制點。
找到江蘇麥區(qū)“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“樂麥寶”，大面積推廣應(yīng)用表明，使用“樂麥寶”可以減毒75%，用藥量減少10%。
同時，他們以解構(gòu)鐮刀菌毒素毒性功能位點為導(dǎo)向，研發(fā)出毒素降解菌劑，對染病的小麥籽粒進行處理，毒素降解率達95%，為污染小麥后續(xù)處理提供有效技術(shù)。
目前，該技術(shù)體系已經(jīng)被制定為國家農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，有效保障了江蘇乃至全國小麥產(chǎn)品質(zhì)量安全。
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