本研究由B.H. Bluhm, J.E. Flaherty, M.A. Cousin, 和C.P. Woloshuk等学者完成，作者隶属于美国Purdue University（普渡大学）植物学与植物病理学系以及食品科学系，并发表于2002年第65卷第12期的Journal of Food Protection（《食品保护杂志》），文章从编号1955至1961页。
Fusarium是一种多样化的真菌属，其包括多种能够在食品中生成毒素的有害物种。相关毒素如Trichothecenes（桔草素类）和Fumonisins（伏马毒素类），能够通过食品链危害人类健康。这些毒素可能导致皮肤刺激、呕吐疾病，严重情况下则可能带来急性中毒症如胃肠性中毒性白血病。此外，这些毒素还被怀疑为致癌物和出生缺陷的诱因。尽管这些毒素污染谷物的情况在全球都很普遍，但清除受污染谷物中的毒素通常困难且成本高昂。
目前，对于镰刀菌的鉴别主要依赖于形态学特征，如大分生孢子形状大小、是否存在小分生孢子以及菌落形态。这些传统鉴别方法既耗时又需要专业知识，因此，食品加工行业迫切需要一种快速、可靠的检测方法，以用于常规检测有毒镰刀菌。
PCR（聚合酶链式反应）作为一种能够快速检测特定基因组序列的工具，近年来被广泛应用于食品相关真菌的检测。然而，在之前的研究中，虽然针对部分镰刀菌物种的单项检测取得了进展，但尚未出现一种能够同时检测生产桔草素类和伏马毒素类镰刀菌的联合检测方法。因此，本研究旨在开发一套能够在食品基质（如玉米粉）中同时检测毒素相关镰刀菌的多重PCR技术。
为了实现这一目标，本研究设计了四个主要研究流程：
引物设计与多重PCR的开发
本研究从镰刀菌核糖体DNA（ribosomal DNA, rDNA）内部转录间隔区（ITS1和ITS2）中提取保守区域序列，设计用于属级别识别的引物（ITSF与ITSR）。此外，从涉及Trichothecenes和Fumonisins合成的特定基因（分别为tri6和fum5）中提取片段，设计了组别特异性引物（Tri6F-Tri6R和Fum5F-Fum5R）。每种引物的具体序列及其扩增产物大小分别为431 bp（ITS级别）、596 bp（Tri6）和845 bp（Fum5）。
引物特异性检测
为了评估各引物在多重PCR反应中的特异性，研究测试了包括43种真菌在内的15个真菌属样本。结果表明，ITS级别引物能精确检测出所有9个测试镰刀菌物种，而对其他属的测试样本未显示交叉反应。同样，Tri6和Fum5引物组也分别成功检测出了生产相关毒素的特定镰刀菌种群，而未显示与其他真菌属的交叉反应。
检测灵敏度分析
研究通过单项PCR实验对检测灵敏度进行验证。ITS引物对F. verticillioides和F. graminearum的检测灵敏度均为1–10 pg模板DNA；Tri6引物的灵敏度为10–100 pg；而Fum5则为0.1–1 ng。这些数据说明，引物设计成功实现了较高灵敏度，并且在灵敏度上与其它组特异性或种特异性引物保持一致。
玉米粉中病原菌的检测应用
通过优化DNA提取方法，研究解决了食品基质中物质对PCR扩增反应的抑制问题。实验采用传统Miniprep DNA提纯技术处理被F. graminearum或F. verticillioides感染的玉米粉样品，并成功扩增了特定引物的PCR产物。此外，通过加入丰殖步骤，使感染样本从初始浓度（约10^4 CFU/g）降低至约6–8×10^4 CFU/g时，即可在24小时内实现检测，这一灵敏度水平与现有酶联免疫吸附试验（ELISA）方法相当。
本研究在方法学开发和食品样品中镰刀菌的检测方面取得以下主要结果：
设计了三组引物，分别针对核糖体DNA的ITS保守序列、Tri6基因和Fum5基因。这些引物既能够属级别地识别Fusarium spp.，又能对其特定毒素生产种群进行差异化检测。
通过优化多重PCR条件，达到了属检测和组检测的同时检测能力，且避免了引物交叉反应或扩增偏倚问题。最佳PCR引物浓度设置为：ITS引物2 pmol、Fum5和Tri6引物各为20 pmol。
通过实验验证了方法的检测灵敏度和特异性，且能够有效克服食品基质对PCR反应的抑制作用。
初步的验证实验表明，本方法可以广泛用于玉米粉以及其他食品或原料的检测，并以24小时快速响应实现了食品安全监测的现实应用价值。
本研究开发了一种创新性多重PCR方法，不仅为镰刀菌毒素生产种群的快速、精准检测提供了有力工具，同时以其简单、无毒的DNA提取流程大大减少了样品处理的复杂性和危险性。与传统分类学方法和现有Elisa检测方法相比，这种基于分子水平的检测手段在如玉米、小麦、大麦等谷物食品中的食品安全监测领域显示出了巨大的实用前景和灵敏度优势。
从科学意义上，该研究完善了基于核糖体DNA和毒素合成相关基因的分子进化研究方法学，同时展示了从实验室流程到食品应用的技术转化潜力。