全球新物种 | 慕恩生物首次发现4个曲霉属稀有新物种资源
曲霉属真菌在食品、酿造、生物智造、农业及医药等领域具有巨大研究和开发潜力，吸引着世界各地的科学家投身于此。由于曲霉属的分类学较为复杂，稀有物种难以分离获得，一定程度上限制了其开发利用。我国学者对曲霉属系统的研究，可追溯到1997年发表的中国真菌志第五卷《曲霉属及其相关有性型》。
此次，慕恩生物科学家团队采用自主知识产权的培养组学和极限分离技术从环境中获得4个曲霉菌属稀有新物种，并受邀发表于真菌学领域高质量期刊《Journal of Fungi》（简称JoF），这是慕恩生物在微生物资源勘探工作上的又一重要里程碑。（期刊原文：Four new species of Aspergillus subgenus Nidulantes from China. Sun, Bingda; Luo, Chunling; Bills, Gerald F.; Li, Jibing; Huang, Panpan; Wang, Lin; Jiang, Xianzhi*; Chen, Amanda Juan*. JOURNAL OF FUNGI, 2022, 8(11): 1205. DOI: 10.3390/jof8111205）
▲4个曲霉属新物种平板及显微形态｜图源：慕恩生物
曲霉是什么？
曲霉属最早在1729年由Micheli建立，拉丁名为“Aspergillus”（源于一种天主教会用来洒圣水的装置“aspergillum”），形象地描述了该类真菌爆炸头式（喷洒式）的产孢结构特征，相关论文于1768年得到有效发表。传统的曲霉属鉴定和分类以菌落培养和微观形态特征为主要依据，根据微观形态特征如分生孢子头的形状、颜色、顶囊的形状以及产孢细胞的排列方式等，可以将曲霉属真菌分为6个亚属（Gams et al. 1986）。
随着分子系统学研究的深入，以及“一个真菌一个名称（one fungus, one name, 1F1N）”的概念在曲霉分类中被广泛接受，现代的曲霉分类系统也发生了很大变化。广义的曲霉大类群包含了无性型曲霉属 Aspergillus 及其相关的有性型属超过 10 个。
▲曲霉属真菌形态｜图源：网络
曲霉从哪里来？
曲霉属真菌生存能力极强，是一类在自然界中分布广泛的丝状真菌。常见的分离基质包括空气、食物、土壤等。也有学者从临床样本中分离出烟曲霉A. fumigatus、黄曲霉A. flavus和黑曲霉A. niger。种类繁多的曲霉属真菌，能够产生丰富多样的代谢产物。
虽然有些种类是人类及动物的条件致病菌，但依然有不少种类可以产生各种有益的次生代谢产物，因此被广泛应用于医药、农业、生物能源、食品发酵、化妆品等行业。
危险的曲霉菌？
全世界每年有超过20万例危及生命的曲霉病感染，其中以烟曲霉感染最为多见，临床上烟曲霉分离率最高，黑曲霉、黄曲霉和土曲霉分离频率皆比烟曲霉低。曲霉病分为非侵袭性和侵袭性两大类，其中侵袭性肺曲霉病作为严重的感染类型，死亡率可高达50％~100％。感染曲霉轻则会引起敏性疾病，如过敏性鼻窦炎或过敏性支气管肺曲霉病，重则会引起皮肤曲霉病、曲霉球、慢性肺曲霉病等临床疾病。除此之外，黄曲霉A. flavus也是一类条件致病菌，其次生代谢产物黄曲霉毒素（Aflatoxin，AFT）具有高度的致癌性和致畸性，严重危及人类和动物健康。
新天然产物
近年来，人们逐渐把探索的目光投向了海洋这个幽深而富饶的神秘世界，海洋真菌由于其复杂的遗传背景，已成为海洋微生物新天然产物的主要来源。据统计，曲霉属真菌是海洋微生物来源新天然产物中研究最多的物种，占海洋真菌来源新天然产物的31%。目前为止，已有超过500个来源于海洋曲霉的新天然产物被报道。
这些海洋天然产物具有丰富的化学多样性，且36%的化合物表现出细胞毒、抑菌、抗氧化和抗寄生虫等生物活性。含氮化合物是其主要的结构类型，约占曲霉源海洋天然产物总数的52%；也是出现活性化合物比例最高的结构类型，约40%的含氮化合物具有生物活性。其中脱氢二酮哌嗪生物碱halimide的化学衍生物plinabulin已结束II期临床研究，并于2015年第三季度开始在美国和中国进行III期临床研，用于治疗转移性的晚期非小细胞肺癌。
▲图源：网络
秸秆粉碎机
秸秆是农业成品收获后剩余的田间闲置副产物，其主要化学成分为纤维素、半纤维素和木质素，具有难降解的特点。传统的处理方法是焚烧，但这会对空气环境造成严重污染。有学者从长期堆放生物质废弃物土壤中分离到1株产纤维素酶真菌Aspergillus cel403，在最佳优化条件下发酵的产纤维素酶活性为89.66 U/ml，比未经优化发酵条件下的对照提高了15.02%。这为曲霉菌在纤维素降解利用方面的开发提供了理论依据，未来，或许曲霉菌将有望成为强有力的“秸秆粉碎机”。
▲农田中的秸秆｜图源：网络
酿造好助手
米曲霉（A. oryzae）因其得天独厚的优势，在酱油、豆豉等调味品的制作方面有着广泛应用。同时，米曲霉又是公认的食品安全生产菌株，发酵及后处理技术成熟。因此它除了在传统发酵工业中被用于生产酱油、豆豉产品外，还常用于生产初级、次级代谢产物及酶类产品，同时也是基因表达和蛋白分泌研究的理想对象。
近年来，人们逐渐发现除了酿造功能之外，米曲霉丰富的次级代谢产物中不乏具有抑菌、抗氧化等功能的活性分子，在医药、美妆等领域具有极大应用潜力。但因为米曲霉次级代谢网络的复杂性，这些活性分子的产生规律和调控机制尚未被完全阐明，难以开发出适用于工业场景的高产工程菌株，限制了米曲霉在工业领域的广泛应用，相关的科学研究还在进一步进行中。
每个物种身上都有不可估量的基因、文化、科学与经济价值。我们相信，通过对这些微生物资源的研究和开发，自然界的生命密码将最终转化为产业的高质量发展密码。未来，慕恩生物将继续秉承着“以微生物创造美好未来”的公司愿景，通过发掘更多微生物新物种，开发更多微生物新产品，赋能生物经济新时代！
【参考文献】
1. 齐祖同 中国真菌志 第五卷 曲霉属及其相关有性型 北京：科学出版社，1997
2. 刘警鞠, 张雨森, 陈娟, 等. 曲霉属的现代分类命名研究进展[J]. 生物技术通报, 2022, 38(7):10.
3. 赵成英, 刘海珊, 朱伟明. 海洋曲霉来源的新天然产物[J]. 微生物学报, 2016, 56(3):32.
4. 杨培新, 郑锐东, 罗集丰,等. 1株产纤维素酶真菌的筛选鉴定及其产酶条件优化[J]. 江苏农业学报, 2015, 31(1):6.
5. 侯莎, 吴昌正, 童星. 米曲霉的次级代谢调控研究进展[J]. 中国调味品, 2021, 46(6):5.
6. Samson RA, Visagie CM, Houbraken J, et al. Phylogeny, identification and nomenclature of the genus Aspergillus. Stud Mycol, 2014, 78：141-173
7. 谢韵, 帕丽达·阿布利孜. 临床罕见曲霉菌属的研究进展[J]. 中国真菌学杂志, 2022(001):017.
