《TRAC-TRENDS IN ANALYTICAL CHEMISTRY》：Advancing the Detection of Poisonous Mushrooms: Convergence of Genomic Targets, Nucleic Acid Tools, and Emerging Technologies
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荣阳|赵新宇|叶清华|何鹏林|吴俊辉|陈玲|蔡淑珍|曾家辉|谢新强|李颖|吴青平上海交通大学农业与生物学院食品科学与技术系，中国上海200240摘要有毒蘑菇的误识别已成为日益严重的全球食品安全威胁，中毒事件频发，而现有的检测方法存在局限性。现有方法在准确性、速度和现场适用性方面存
荣阳|赵新宇|叶清华|何鹏林|吴俊辉|陈玲|蔡淑珍|曾家辉|谢新强|李颖|吴青平
上海交通大学农业与生物学院食品科学与技术系，中国上海200240
摘要
有毒蘑菇的误识别已成为日益严重的全球食品安全威胁，中毒事件频发，而现有的检测方法存在局限性。现有方法在准确性、速度和现场适用性方面存在不足，这主要是由于真菌多样性、毒素复杂性以及对毒素生物合成途径了解不全面所致。本文系统总结了有毒蘑菇的生理和遗传基础，包括分类、毒素机制及关键相关基因，同时批判性地评估了当前的分子靶点，并提出了基于多组学的新型检测策略。在此基础上，重点探讨了基于核酸的检测技术的最新进展，特别是那些能够克服现有瓶颈的分子级解决方案。主要发现指出四个协同发展的技术支柱，它们正推动着下一代分子检测范式的形成：(i) 多组学用于靶点发现；(ii) 可编程核酸酶（如CRISPR-Cas、Argonaute）用于高特异性检测；(iii) 集成微流控技术用于即时检测；(iv) 人工智能用于靶点优化和信号解读。这些技术的整合展示了其在有毒蘑菇分子检测中的应用潜力。该路线图为未来的研究和发展提供了方向，旨在打造智能、可现场部署的检测平台，从而加强食品安全预防体系，降低公共卫生风险。
引言
蘑菇作为真菌的显性子实体，在全球范围内被视为重要的烹饪和营养资源[1]。然而，这一资源也伴随着重大风险：有毒蘑菇品种的频繁误识别会导致严重的甚至致命的中毒事件。野外采集活动的增加以及商业市场的扩张，显著加剧了全球蘑菇中毒问题的严重性[2]。仅在中国，过去十年就发生了近40,000例中毒事件，导致1,000多人死亡，且每年病例数呈上升趋势[3]。这一公共卫生危机源于区分有毒蘑菇和可食用蘑菇的难度——这两种蘑菇在形态上非常相似，同时超过1,000种已知有毒蘑菇产生的霉菌毒素具有多样性和稳定性[4]。
目前的检测方法主要依赖于两种策略：毒素的仪器分析（如高效液相色谱-质谱法HPLC-MS）和基于核酸的物种或毒素生物合成基因的鉴定。尽管HPLC-MS被认为是毒素确认的金标准，但其复杂的工作流程、高昂的成本以及依赖实验室的条件限制了其在快速现场决策中的应用[5]。相比之下，基于核酸的检测方法在特异性、灵敏度和现场适应性方面具有明显优势[6]。然而，传统的核酸方法（如PCR）通常需要专业操作和集中式实验室，这限制了其在实际需求场景中的应用。
快速检测的前沿正由跨学科技术的融合所重塑。这种融合正推动检测方式从集中式、复杂化向分散式、智能化和用户友好的系统转变。关键驱动力包括：(i) 多组学（基因组学、蛋白质组学、代谢组学），它们系统地揭示了新的特异性分子靶点[7]；(ii) 下一代可编程分子工具（如CRISPR-Cas和Argonaute系统），提供了前所未有的特异性和新的信号转导机制；(iii) 集成微流控技术和即时检测（POCT）平台，实现了整个检测过程的微型化和自动化[8]；(iv) 人工智能（AI），它提升了从计算机模拟靶点/检测设计到复杂传感器数据解读的各个阶段。这些技术的结合代表了新兴技术在有毒蘑菇分子检测中的应用潜力。该路线图为未来的研究和发展指明了方向，目标是打造智能、可现场部署的检测平台，最终强化食品安全预防体系，降低公共卫生风险。
章节摘录
有毒蘑菇的分类、毒性机制和分子靶点
全球野生蘑菇消费量的增加导致了中毒事件的激增，凸显了精确检测方法的必要性。有效的检测需要了解毒素的多样性、生物合成途径及其遗传特征。本章根据主要毒素和临床综合征将有毒蘑菇分为三类：(1) 细胞毒性毒素（针对肝脏和肾脏）；(2) 神经毒性化合物（影响神经系统）
有毒蘑菇的核酸检测：从靶点到信号
开发快速、准确且可现场部署的检测方法对于预防蘑菇中毒至关重要。LC-MS仍是毒素确认的金标准，但其对复杂仪器的依赖限制了其在实际应用中的效果[5]。基于核酸的检测方法通过靶向基因组序列并将识别事件转化为可测量的信号，克服了提取毒素的繁琐步骤，从而在速度、简便性和便携性方面具有优势。
有毒蘑菇的新型核酸检测策略
有毒蘑菇检测领域正在经历变革，从集中式实验室分析向便携式、智能化和可现场部署的解决方案转变。这一演变得益于多学科的融合。虽然传统的核酸检测方法提供了强大的分析框架，但在灵敏度、基质耐受性和现场操作简便性方面仍存在局限。最近的突破为这一领域带来了新的可能性
结论与展望
有毒蘑菇检测领域正在发生深刻变革，正从简单的物种鉴定向集成化、智能化的诊断模式发展。本文系统探讨了其毒理学基础、现有的基于核酸的方法以及正在重塑该领域的新技术融合。未来的发展方向如图6所示，涉及多个科学领域的战略整合。
首先，需要推进
CRediT作者贡献声明
何鹏林：数据可视化、研究。 叶清华：概念设计。 赵新宇：资金筹集。 荣阳：初稿撰写、数据可视化、概念设计。 吴青平：概念设计。 李颖：撰写与编辑。 谢新强：项目管理。 曾家辉：监督。 蔡淑珍：监督。 陈玲：监督。 吴俊辉：监督
致谢
本工作得到了中国国家重点研发计划（2022YFF1100700）和广东省科学院（2022GDASZH-2022010101）的财政支持。
