[发明专利]不动杆菌的ZEN毒素降解酶Oxa及其编码基因与应用

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种不动杆菌Acinetobacter sp.SM04的玉米赤霉烯酮（zearalenone，ZEN，ZEA）毒素降解酶非过氧化物酶（命名为Oxa）及其编码基因与应用。 

背景技术

玉米赤霉烯酮（zearalenone，ZEN，ZEA）是一种雌激素类真菌毒素，由玉米赤霉菌、禾谷镰刀菌、三线镰刀菌等真菌产生，主要污染小麦、大麦、燕麦、玉米等农作物及动物饲料。从全国仓库和饲料厂中抽样检测，发现玉米等农作物和饲料中ZEN的检出率高达100%，检出浓度超标严重。谢良民等对上海市大型超市中多类食品调查结果表明，ZEN的检出率极高，其中调味品均超出国家标准（食品中ZEN含量≤60μg/kg），且最高达150μg/kg（谢良民,葛懿云,李俊旋.上海零售食品中玉米赤霉烯酮含量初步研究[J].中国科协第五届青年学术年会文集,2004,756.）。此外，有研究表明十余种市售谷物相关食品中ZEN检出率也高达76.90%。因ZEN残留时间长、难处理，已引起国内外科研工作者的极大关注。FAO和世界卫生组织已将解决ZEA问题作为全世界的当务之急，各国对粮食中ZEA含量有严格限量标准。 

ZEN会引起种猪或家禽早熟，生殖周期紊乱，给种猪等养殖业带来巨大的损失，进一步对摄入被ZEN污染的农、畜产品的人引发多种中毒症、中枢神经受损，甚至死亡。目前，ZEN脱毒技术根据其作用原理可分为3类：物理脱毒法（加热、紫外线照射、有机粘土，活性炭，甘露低聚糖等）；化学脱毒法（酸碱处理，氮化处理，有机溶剂等）；生物转化脱毒法。 

物理方法是通过脱毒剂（主要包括活性炭、硅藻土、蒙脱石等）的吸附作用来达到去除ZEN的目的，但这类脱毒剂的吸附效率很低，达不到真正有效、彻底降解真菌毒素的目的。而且高剂量的吸附剂，会吸附营养物质，也无法被家禽家畜消化，同时带来环境污染。化学方法包括氨化法、碱法、臭氧处理、双氧水处理、碳酸钠浸泡等，此法虽效果显著，但后续处理繁琐，生成的产物可能存在潜在毒性，且此方法效果不稳定，营养成分损失较大，难以广泛规模 化应用（熊凯华,程波财,胡威等.玉米赤霉烯酮降解的研究进展[J].中国粮油学报,2010,25(1):138-140）。 

由于物理法和化学法的种种局限性，生物降解法显示出其独有的优势，受到国内外研究者的青睐。生物降解脱毒是以微生物产生的次级代谢产物分解破坏霉菌毒素，生成无毒的降解产物。生物降解法高效、特异性强，不破坏原料中的营养成分，无二次污染产生，已成为研究热点和主要趋势。 

日本Takahashi-Ando等人对粉红粘帚霉（Clonostachys rosea）的研究较为全面，分离出的内酯水解酶zhd101可破坏ZEN结构，使其转化为雌激素毒性较弱的化合物，且ZEN的降解率在80～90%之间（Kimara M,Naoko T,Nishiu-chi T.Molecular Biology and Biotechnology for Reduction of Fusarium Mycotoxin Contamination.Pesticide Biochemistry and Physiology,2006,86(3):117-123.）。大肠杆菌和酿酒酵母表达的重组zhd101表现出了内酯水解酶的能力，对ZEN的降解率可达75%，具有zhd101的转基因玉米也具备降解ZEN的能力（Tomoko I,Naoko T,Noriyuki O,et al.Reduced contamination by the fusarium mycotoxin zearalenone in maize kernels through genetic modification with a detoxification gene.Applied and Environmental Microbiology,2007,73(5):1622-1629.）。ZHD101主要作用于ZEA的内酯键，将ZEA的球形结构打开变成直链形结构，使之不能与雌激素受体结合，从而消除其高雌激素症。但酯键的水解并不能完全降解ZEA，该反应仍然可逆，而且经过降解产物分析发现ZHD101将部分ZEA降解成为β-ZEA，仍具有较高的雌激素毒性。