《食品科学》：基于高通量测序分析储藏稻谷中的真菌群落结构与优势菌属

稻谷是食用人口最多的作物之一，在中国，有65%的人口以稻米为主食，因此稻谷的安全性就显得尤为重要。在稻谷储藏过程中，当温度、湿度条件达到适合真菌生长条件时，这些真菌便会分解并利用稻谷中营养物质，使其品质发生劣变，这会对粮食安全与粮食品质造成严重威胁，有些真菌甚至会产生真菌毒素，进而威胁食用者的健康。因此，研究不同温度和湿度下储藏稻谷中的真菌菌群结构有重要意义，可以更有针对性地控制储藏条件，同时也为减少储藏稻谷霉变发生几率以及提高储藏稻谷品质提供理论依据。

南京财经大学食品科学与工程学院，江苏省现代粮食流通与安全协同创新中心，江苏省粮油品质控制及深加工技术重点实验室的徐圆程、刘 慧、邱伟芬*等人将湖南衡阳仓储2017年稻谷在不同温度（10、20、25、30、40 ℃）和环境相对湿度（RH）（43%、75%和85%）条件下储藏16 周后，采用高通量测序技术分析不同储藏条件下样品中真菌群落结构与优势菌属，旨在为调整仓储条件及对优势真菌的针对性防控提供参考。

1、稻谷真菌测序数据统计

经质控处理和OTU聚类，原始稻谷和储藏后稻谷中真菌序列统计如表1所示，样品优化序列占比都达到80%以上，原始稻谷与不同条件储藏的稻谷，共计48 个样品中共产生640 个OTU，其中20 ℃、43% RH条件下产生的OTU数量最多，30 ℃、75% RH条件下产生的OTU数量最少。另外还发现，除40 ℃，其他各储藏温度下75% RH和85% RH条件下OTU数都少于43% RH，可能是高湿度条件抑制了部分微生物的生长。

2、稻谷真菌群落多样性分析

由表2可知，所有样品的覆盖率都达到0.99以上，表明样品中序列未被测到的概率较低。在20 ℃、43% RH条件下储藏后的稻谷Sobs指数、Chao指数和ACE指数均最大，表明在此储藏条件下的稻谷真菌群落物种的丰富度最大，而30 ℃、75% RH条件下这些指数最低，表明其真菌群落丰富度最小。同时，经比较得出，在10 ℃、85% RH条件下的稻谷样品Shannon指数最大，Simpson指数最小，表明此储藏条件下的稻谷真菌群落物种均匀度最高。

3、稻谷真菌群落组成分析

如图1所示，分别为子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）、芽枝霉门（Blastocladiomycota）、壶菌门（Chytridiomycota）和毛霉门（Mucoromycota）。其中Ascomycota为优势菌门，相对丰度为2.53%～96.86%；其次为Basidiomycota，相对丰度为0.02%～9.39%。可以看到，原始稻谷样品中，Ascomycota占比最高，平均占比达57.78%，其次是Basidiomycota 1.58%。当温度为20、25、30 ℃，相对环境湿度为75% RH和85% RH时，Ascomycota和Basidiomycota丰度处于相对低的水平。

选择原始稻谷样品及在不同温度、湿度条件储藏后的稻谷样品测序结果中共有、相对丰度较大的属水平序列和种水平序列群落，去除测序结果中的unclassified和unidentified，得到稻谷真菌属水平和种水平的相对丰度图，具体见图2。

综上所述，无论在哪种温度条件中，75%和85% RH下的优势菌属都包含Aspergillus，且随着温度的升高，Aspergillus占比也相对变大，这与杨晓蓉等储藏温度越高，稻谷含水量越大，越容易发生霉变的研究结果一致。A.flavus在各温度、湿度条件下都占有较大比例，且当相对环境湿度达到85%时，在各菌种中占有最大比例，这与柳显文研究中A.flavus生长最适RH为80%～90%的结果一致。

4、不同储藏条件下稻谷中真菌群落差异分析

由图3可知（点击下方阅读原文即可查看图3），原始稻谷样品和不同温度、湿度条件储藏后的稻谷样品中真菌群落之间存在特性和共性。原始稻谷样品与10 ℃储藏条件下的稻谷相比，有41种特性OTU，与20 ℃相比，有46种特性OTU，与25 ℃相比，有75种特性OTU，与30 ℃相比，有76种特性OTU，与40 ℃相比，有44种特性OTU。可以看出25 ℃和30 ℃条件下的真菌群落差异性相较原始稻谷样品更大。说明这两个温度对稻谷储藏过程中真菌群落的改变影响最大。

由图4可知，原始稻谷样品与10 ℃、43% RH储藏条件下的稻谷样品位置相对较近，说明这两种储藏状态下的稻谷样品中真菌群落物种多样性差异较小；原始稻谷样品与剩余其他储藏条件下的稻谷样品位置间均相对分散，说明稻谷样品之间真菌群落物种多样性差异较大。在相同储藏温度下，10、20、25、40 ℃时，3种不同环境RH中的稻谷样品位置相对分散，说明这些储藏条件下的稻谷样品的真菌群落差异性较大，而30 ℃时，75% RH和85% RH中的稻谷样品位置几乎重叠，说明此储藏条件下的稻谷真菌群落多样性差异较小。

结论

较高的RH更有利于某些真菌的发育，并进一步加速了水稻品质劣变。其中A.flavus受湿度影响较大，在85% RH时，相对丰度在各储藏温度下都达到最大，可以认为是影响稻谷品质的关键菌属，A.flavus产生的AFB1会对人体造成极大危害，所以对A.flavus的防控同时可以从源头上降低AFB1发生的可能性。通过Venn分析与PCA，可以发现原始稻谷样品与在不同温度、湿度条件下储藏后的稻谷样品真菌群落中，既具有共有真菌菌种，也具有特有真菌菌种，原始稻谷样品与不同条件储藏后的样品中真菌群落多样性存在较大差异，不同温、湿度条件中的稻谷样品真菌群落多样性之间也存在差异，但20、25、30 ℃下75%和85% RH储藏条件下的稻谷真菌群落多样性之间差异较小。

本文《基于高通量测序分析储藏稻谷中的真菌群落结构与优势菌属》来源于《食品科学》2021年42卷24期92-99页，作者：徐圆程，刘慧，王光宇，吴红影，邱伟芬。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20201014-122。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅

图片来源于文章原文及摄图网。

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