禾谷镰刀菌及其产生的真菌毒素严重影响粮食的品质和人畜的健康。柠檬醛是柠檬精油中发现的一种天然化合物,已被证明对多种致病菌具有抗菌活性,是我国允许使用的食品添加剂,已被应用于食品、牙膏、化妆品等行业。为开发高效、安全的天然抗菌剂,保障小麦安全,本研究分析了柠檬醛对禾谷镰刀菌生长、产毒的影响及在小麦储藏中的防霉效果,主要研究结果如下:研究了柠檬醛对禾谷镰刀菌生长和产毒的影响。结果显示,柠檬醛能抑制菌丝的生长,在CM固体培养基和液体培养基中的最低抑菌浓度分别为0.04%与0.02%。柠檬醛能抑制孢子的形成和萌发,破坏孢子的形态:0.01%柠檬醛能完全抑制分生孢子的形成,0.02%的柠檬醛可完全抑制孢子的萌发,孢Medicago lupulina子表面凹陷,甚至断裂。在水分含量为R42840%的小麦中,禾谷镰刀菌产生DON的水平与小麦中添加的柠檬醛浓度显著相关,柠檬醛浓度为0.3%时,储藏21 d后的DON含量仅为12.62μg/kg,比对照组降低99.55%,表明柠檬醛能显著抑制DON毒素的生成。分析了柠檬醛对禾谷镰刀菌菌丝细胞膜的影响。结果显示,0.02%柠檬醛处理使禾谷镰刀菌培养液的电导率和A_(260) nm处吸光度显著升高;柠檬醛处理的菌丝做PI染色后,菌丝荧光强度增强;对培养液中的丙二醛和菌丝的麦角甾醇含量进行检测,显示柠檬醛处理的培养液中丙二醛含量增加,麦角甾醇含量降低。表明柠檬醛处理会导致禾谷镰刀菌细胞膜结构和功能受到损伤,细胞膜通透性增大,胞内物质泄露,显著影响了菌体的生长。检测了柠檬醛对禾谷镰刀菌氧化系统和能量代谢的影响。结果显示,与对照相比,柠檬醛处理后的菌丝细胞内积累了大量ROS、过氧化氢和超氧阴离子,与对照组相比,过氧化氢含量分别增加了18.56%、38.41%和45.57%,超氧阴离子增加了18.19%、69.65%和21.07%。抗氧化酶系如超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)等酶的活性显著降低;与菌体能量代谢相关的线粒体膜电位(MMP)显著下降,细胞内线粒体ATP酶、线粒体脱氢酶和琥珀酸脱氢酶的活性均显著降低。表明柠檬醛引起氧化胁迫反应,诱导了禾谷镰刀菌的胞内活性氧大量积累,菌体抗氧化酶活性紊乱;柠檬醛也破坏了菌体线粒体的功能,影响了能量代谢,最终导致了细胞损伤和菌体死亡。分析柠檬醛处理前后的菌丝转录组的差异表达基因。结果显示,柠檬醛处理后的差异显著表达基因共有1642个,其中720个基因上调,922个基因下调。GO富集的显著差异基因主要与有机酸代谢、质膜成分、氧化还原酶活性等生物过程相关。KEGG富集通路主要为过氧化物酶体、糖代谢、丙酮酸代谢等通路。通过综合分析明确了调控生长的差异表达基因;对显著下调的乙醛脱氢酶基因FGSG＿00979进行功能分析,基因缺失突变体在调控菌株的孢子生成、DON合成、氧化胁迫中有重要作用。研究了柠檬醛在储藏小麦中的防霉效果。结果表明,与活性炭、沸石和蛭石相比,珍珠岩对柠檬醛有较优的吸附性能,1 g珍珠岩可有效吸附1.5 mPLX3397配制 L纯柠檬醛。柠檬醛吸附在载体上进行均匀拌粮处理,0.2%柠檬醛可以使16%水分小麦储藏15 d不发生霉变,0.3%可以完全抑制霉菌的活动。在强制环流熏蒸处理模式下,30℃储藏的16%水分小麦经每日单次环流60 min处理,可保持小麦9 d不发生霉变,含水量18%的小麦可维持3 d不发生霉变;每日两次环流处理可使含水量16%、18%小麦保存15 d、6 d不发生霉变,后者显著提高了柠檬醛对小麦防霉作用的效果。本文研究结果表明柠檬醛具有作为天然抗真菌剂的潜力,可用于防控储藏小麦的霉菌及毒素污染。