近日,《前沿科学》(Advanced Science)在线发表了南京农业大学资源与环境科学学院教授、中国工程院院士沈其荣团队最新研究成果。该研究聚焦威胁全球一体化健康(One Health)的重要生物污染物——病原真菌,构建了覆盖动物、植物及人畜共患病相关病原真菌的系统性数据库,并创建了基于ITS扩增子测序的多病原真菌快速检测流程MFPD,为病原真菌精准识别、风险预警和大规模生态监测提供了技术支撑。
近年来,流感病毒、新冠病毒等人类病原体的全球传播,镰刀菌、锈菌等植物病原真菌引发的作物病害,以及人畜共患病原体的跨宿主传播,表明病原体能够突破物种和生态边界,在人类、动物、植物及环境之间相互关联和影响。随着全球气候变化、人类活动加剧和贸易连通性增强,越来越多病原体正在突破原有地理边界,在非流行区域定殖、扩散甚至暴发,给公共卫生、农业生产和生态系统稳定带来新的挑战。
在这一背景下,建立高效、精准的病原体监测与预警体系显得尤为重要。如何在复杂样本中快速、准确地识别多种病原体的类型和相对数量,已成为医疗、农林、畜牧和环境生物学等领域共同面临的关键挑战。
病原真菌是威胁粮食安全、人畜健康和生态安全的重要病原类群。然而,目前仍缺乏一种同时面向人类、动物、植物及人畜共患病原真菌的高通量快速检测技术体系。针对这一问题,沈其荣团队LorMe实验室开发了基于ITS扩增子测序的多病原真菌检测系统MFPD,可实现多种病原真菌物种的一次性检测。
该研究通过整合多来源病原真菌物种信息和多个公共数据库中的全长ITS序列,构建了较为系统全面的病原真菌数据库,共涵盖近5000个物种、95660条病原真菌ITS序列,覆盖可引发动植物和人类感染的多类重要真菌病原体。
与已发表工具相比,MFPD具有检测谱更广、物种识别能力更强、检测准确性更高等优势。基准测试结果表明,MFPD在病原真菌识别中的召回率和精确度均明显提高,其中召回率提高近80%,精确度提高超过40%。
进一步的真实病理样品分析显示,MFPD不仅能够准确识别人类、动物和植物病害样本中的主要致病真菌,还能够发现潜在的复合感染病原真菌,展现出良好的实际应用潜力。
该研究建立了面向多生境病原真菌快速识别的新工具,为临床、农业、兽医和环境样本中的病原真菌监测提供了重要技术支撑,也为病原真菌跨生境传播风险评估、重大病害预警和大规模病原真菌监测提供了重要技术支撑。
南京农业大学博士生沈易、杨欣润、于嘉宝为共同第一作者,教授徐阳春和江高飞为论文共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金(杰出青年项目和面上项目)和中央高校基本业务费等项目的资助。
相关论文信息:https://doi.org/10.1002/advs.202522660
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