霉菌毒素污染已成为导致全球食品安全问题的重要因素,引起人们的广泛关注。玉米赤霉烯酮(Zearalenone,ZEN),又称为F-2毒素,是一种主要由镰刀属真菌产生的非类固醇毒素,具有强烈的雌激素效应、肝毒性、免疫毒性、遗传毒性以及生殖毒性,同时会打破机体的肠道菌群稳态。全球每年都有25%的粮食及农作物受到霉菌毒素的污染,造成粮食生产和畜牧养殖的经济损失并且危害动物和人类的健康。因此,有效减少或去除粮食和饲料中的ZEN已成为当务之急。由于生物降解相对于传统的物理法、化学法相比,具有专一性、条件温和、不破坏营养成分以及无二次污染等优点,有着良好的应用前景,已成为ZEN脱毒研究的重点方法。本文的研究目的在于利用生物降解的方法筛选出一株不仅能在体内、外高效降解ZEN,同时还能在体内调节肠道菌群的双功能降解菌株。试验利用高温处理以及利用ZEN作为唯一碳源与能源的方法从霉变的饲料中分离出50株芽孢杆菌,并通过酶联免疫法(ELISA)初步检测每个菌株对ZEN的清除能力。其中,编号为7的菌株表现出高效清除ZEN的能力,其清除率高达90.4%。通过在基础培养基中添加ZEN作为唯一碳源与能源和7号菌株来进一步检测该菌株的生长和清除ZEN的方式。结果显示:7号菌株只能在ZEN存在时生长,与此同时ZEN的浓度随着7号菌株的生长而降低,最终被该菌株完全利用。因此,7号菌株通过利用ZEN在基础培养基上生长,并且清除ZEN的方式是通过降解该毒素。此外,通过菌株形态鉴定、生理生化鉴定、16S rDNA序列分析及其系统发育地位分析确定了该ZEN降解菌株为一株蜡样芽胞杆菌,并暂时命名为BC7。利用高效液相色谱法(HPLC)来检测BC7菌株在LB培养基和模拟胃液环境中的降解特性。结果显示BC7菌株在37℃,24h的条件下分别可以降解LB培养基和模拟胃液中100%和89.31%的ZEN。通过构建小鼠中毒模型来研究BC7菌株在体内对ZEN毒性的缓解作用以及对肠道菌群的调节作用。本文选用40只雌性Balb/c小鼠分为4组,并采取灌胃给药的方法进行如下处理,对照组:200μL生理盐水;BC7组:200μL BC7菌株培养液(CFU=3.45×10~8/mL);ZEN组:200μL ZEN(10 mg/kg BW);BC7+ZEN组:200μL BC7菌株培养液(CFU=3.45×10~8/mL)+200μL ZEN(10 mg/kg BW)。通过测定子宫、肝脏等脏器的重量,观察子宫、卵巢和肝脏的组织病理切片以及检测雌二醇(E2)、促黄体生成素(LH)、谷草转氨酶(AST)和谷丙转氨酶(ALT)的含量来评价降解菌株在体内对ZEN的降解效果。结果显示:ZEN对子宫、卵巢以及肝脏具有严重的损伤,子宫和肝脏的相对重量显著增加(p<0.05)。此外,ZEN还使肾脏相对重量显著性增加(p<0.05),脾脏相对重量显著性降低(p<0.05),胸腺相对重量极显著性降低(p<0.01)。子宫病理组织结果表明ZEN会造成子宫肌层变薄,嗜酸性粒细胞浸润以及少量的黏膜下层腺体。卵巢病理组织结果表明ZEN会造成非功能性卵泡增多,颗粒细胞层增厚以及卵泡腔内液体不均匀。肝脏病理组织结果表明ZEN会造成肝细胞肿大,血窦消失,肝细胞质退化,具双核的肝细胞数量增加,出现巨大核细胞以及肝板结构异常。此外,ZEN会显著增加LH的含量(p<0.05),极显著降低E2的含量(p<0.01),显著增加AST和ALT的活性(p<0.05);降解菌株BC7对上述所有检测指标均无显著性影响,表现出一定的安全性;添加降解菌株BC7之后,肝脏和子宫的相对重量显著性降低(p<0.05),胸腺的相对重量显著升高(p<0.05),LH、AST以及ALT水平显著降低(p<0.05),E2水平显著性升高(p<0.05),其中E2、AST和ALT水平恢复正常水平。健康的肠道微生物群在维持宿主机体健康方面起着至关重要的作用。霉菌毒素会通过降低益生菌并数量和增加致病菌数量从而导致肠道菌群失调。试验利用16S rDNA序列相似性对小鼠结肠的菌群进行了微生物多样性检测来观察ZEN以及其降解菌株对肠道菌群的影响。结果表明:ZEN会降低肠道菌群的多样性,打破肠道菌群的平衡,可降低厚壁菌门、布特氏菌属、乳酸杆菌属的丰度,同时增加拟杆菌门、拟杆菌属和脱硫弧菌属的丰度;降解菌株BC7能够增加肠道菌群的多样性,并且还会增加乳酸杆菌属和毛螺菌科的丰度;添加BC7菌株可以恢复被ZEN打破的肠道菌群平衡,降低拟杆菌属和脱硫弧菌属的丰度,增加布特氏菌属和乳酸杆菌属的丰度。因此,本文得出以下结论:BC7菌株是一株能在体外高效降解ZEN的蜡样芽孢杆菌,能够有效缓解小鼠体内ZEN造成的中毒作用,并且能调节ZEN造成的肠道菌群紊乱,此外还能促进肠道中益生菌的生长。