漆酶同工酶基因在斑玉蕈生长发育过程中的表达分析

为了探明漆酶在斑玉蕈生长发育过程中的功能,对斑玉蕈转录测序预测的13个漆酶基因序列进行分析、鉴定和构建分子系统发育树;检测了不同生长发育时期漆酶的活性和漆酶基因表达水平。研究结果显示：13个基因片段中有10个是漆酶基因。不同的漆酶同工酶之间进化关系存在明显差异,大多数漆酶与木腐菌（金针菇Flammulina filiformis和侧耳属Pleurotus）进化关系较近。对斑玉蕈不同生长发育时期的酶活检测结果显示,从斑玉蕈的菌丝恢复期到钉头期,漆酶活性逐渐升高,而在子实体形成后期酶活逐渐降低。对培养40d、60d和80d的菌丝样品以及不同生长发育时期的样品进RT-qPCR检测,结果显示在菌丝营养生长时期,大多数漆酶基因在第40-60天表达量持续增加1-3倍,而在第60-80天时表达量出现降低的情况。而在生殖生长时期,大多数漆酶基因在转色期或者原基期相对表达量达到最大值,并在子实体期出现降低,这与漆酶活性的检测具有一致性。lcc3、lcc7、lcc8和lcc9在斑玉蕈生殖生长过程中相对表达量出现了10-100倍的上调。这说明从菌丝培养到菌丝扭结形成子实体和子实体发育的过程中,不同的漆酶可能发挥着不同的作用,表达量较高的漆酶基因可能对基质降解和子实体形成起主要作用。     

培养基中添加海藻糖对大球盖菇、斑玉蕈菌丝生长的影响

【背景】大球盖菇和斑玉蕈是食药兼用且具有开发潜力的珍稀食用菌,培养基对菌丝生长及子实体发育具有重要作用,优化培养基显得尤为重要。【目的】筛选出最适合培养大球盖菇、斑玉蕈的新型培养基。【方法】使用添加海藻糖的新型培养基,对不同培养基培养的大球盖菇及斑玉蕈菌株的菌丝生长状况、生长速度和生物量及纤维素酶、漆酶活性进行测定与分析。【结果】相较于PDA培养基,添加海藻糖的培养基能够提高菌丝生长速度、增加生物量,海藻糖添加的比例对纤维素酶和漆酶的影响较大,对大球盖菇及斑玉蕈菌丝的生长产生显著的促进作用,但不会改变其蛋白质的组成。【结论】大球盖菇最适合选用PTA-5培养基,斑玉蕈的最佳培养基是PDTA培养基。     

不同诱导培养基对糙皮侧耳液体发酵产漆酶活性的影响

利用1株糙皮侧耳Pleurotus ostreatus栽培菌株为材料,研究添加碱性木质素或者配合简单碳源或氮源后对其液体发酵产漆酶活性的影响。结果表明,不同诱导培养基对糙皮侧耳漆酶活性具有极显著的影响（P<0.001）,而且不同诱导培养基对糙皮侧耳菌丝生物量也产生了极显著的影响（P<0.001）。此外,只利用碱性木质素或者是再添加碳源葡萄糖均有利于糙皮侧耳产漆酶,既包括产漆酶酶活性的提升,同时也包括产漆酶时间的提前,但只利用碱性木质素诱导不利于菌丝生物量的积累;而富含简单碳/氮源的诱导培养基,无论是否含碱性木质素,均有利于菌丝生物量的积累,其中,富含简单碳/氮源的培养基中再添加碱性木质素后的菌丝生物量和漆酶活性均高于不添加碱性木质素时的菌丝生物量和漆酶活性。相比而言,含碱性木质素的培养基中测得的漆酶活性大部分时间下都要高于不含木质素的简单碳/氮源培养基,含碱性木质素的培养基对糙皮侧耳菌株产漆酶的诱导作用更强。     

曲酸对斑玉蕈子实体形成过程中木质纤维素酶的影响研究

为了探究曲酸增加子实体产量的机制,首先考察了搔菌后外源添加曲酸对不同菌丝培养时间出菇的影响。研究发现当菌丝培养时间过短或者过长添加曲酸都得不到很好的增产效果,菌丝培养时间在60-80d之间增产效率最高,并且后熟期60d的增产效率大于80d的增产效率。进一步研究发现添加曲酸可以提高菌丝利用基质中木质纤维素的利用率。更深入地研究发现,基质中的漆酶和纤维素酶活性在斑玉蕈的不同发育时期受到曲酸调控。漆酶活性在最初的菌丝恢复期和转色期酶活性低于对照组,但是在原基期、钉头期和子实体期酶活性显著地高于对照组;纤维素酶活性在整个发育周期中曲酸组都高于对照组,在子实体发育后期酶活性被提高3.16倍。最后,从分子水平上分析了漆酶基因和纤维素酶基因的表达量,研究显示添加曲酸后漆酶基因和纤维素酶基因在不同程度上被上调,这个结果与酶活的结果相一致。这些结果说明外源添加曲酸通过提高生殖生长阶段的菌丝利用培养基质中的漆酶和纤维素酶活性,进而提高菌丝利用木质纤维素,为斑玉蕈子实体生长发育提供更多的能源,实现增加子实体产量的目的。     

信息素信号通路基因在斑玉蕈生长发育过程中的差异表达

为了更清楚地了解斑玉蕈菌丝成熟、原基形成和子实体发育的过程,本研究对不同菌丝培养时期的栽培瓶进行出菇实验,并对其不同培养时期和生长发育关键时期的信息素通路基因进行差异表达分析,以期揭示信息素信号通路基因参与调节斑玉蕈菌丝的生长、子实体形成和发育的作用。研究结果表明：斑玉蕈菌丝培养40-80d过程中,子实体产量呈上升的趋势,说明菌丝的成熟程度对产量会产生重要影响。对斑玉蕈基因组中的信息素信号通路基因进行分析鉴定共获得了8个关键基因。信息素通路基因差异表达分析表明：在菌丝培养40-80d过程中,大部分信息素信号通路基因在第60天时表达量最高,其中ste20、cdc24和ste12上调了4-20倍,而在第80天出现下降。从菌丝恢复到扭结形成原基和子实体发育的过程中,大多数基因在原基时期表达量最高,其中ste20、cdc24、ste11和ste12表达量上调最为显著,在子实体成熟期这些基因表达量下降。因此,这说明在菌丝营养生长过程中,在第60天菌丝细胞增殖生长最为旺盛,而在第80天菌丝细胞基本停止生长,菌丝也逐渐达到成熟。同时,在菌丝生殖生长过程中,斑玉蕈持续地上调信息素通路基因表达使菌丝细胞不断地分裂增殖,从而使新生的菌丝扭结形成原基,其中ste3、ste20、cdc24、ste11和ste12基因可能对斑玉蕈菌丝细胞的分裂增殖和诱导子实体形成起到关键的作用。     

不同营养条件下斑玉蕈菌丝生长及产酶特性

分析测定了不同营养条件下斑玉蕈菌丝形态特征、生长速度及产酶规律。低碳氮盐培养基上菌丝生长速度最快,但其菌丝非常稀疏,边缘不整齐,在整个生长阶段酶活力(包括漆酶、锰过氧化物酶、木素过氧化物酶、木聚糖酶、纤维素酶)较低,营养不足对该菌菌丝生长速度影响不明显,但对菌丝形态和酶活有很大的影响;低氮条件下最先产生木质素过氧化物酶,说明限氮条件可以刺激木质素过氧化物酶的产生;高无机盐条件下最先产生漆酶和锰过氧化物酶,但菌丝生长速度较慢,酶活性比较低,浓度过高会影响菌丝生长。结果表明,不同的营养条件对斑玉蕈的菌丝生长及多种酶活性有很大影响,这为斑玉蕈改变营养条件调节菌丝生长速度、菌丝形态以及基质降解提供了理论依据,同时对斑玉蕈栽培过程中基质的高效利用、缩短生产周期、降低生产成本具有重要的指导意义。     

CWI和HOG信号通路基因在斑玉蕈不同发育阶段的表达模式

为了更清楚地了解MAPK信号通路中的细胞壁完整性信号通路（cell wall integrity,CWI）和高渗透压甘油（high-osmolarity glycerol pathway,HOG）信号通路对斑玉蕈菌丝成熟、原基形成和子实体发育过程的影响及调节作用,对MAPK信号通路中的CWI和HOG信号通路基因在斑玉蕈不同菌丝培养时间（40、60、80和100d）和不同生长发育关键时期（24h、菌丝恢复期、菌丝转色期、原基期和子实体期）的表达模式进行分析,以期揭示这两条信号通路基因参与调节斑玉蕈菌丝的生长、子实体的形成和发育的作用。在斑玉蕈的CWI和HOG信号通路中经分析鉴定一共获得了15个关键基因。CWI信号通路基因表达分析表明：在菌丝培养的40-100d的过程中,大部分CWI信号通路基因在第60天时表达量最高,其中rho1、ssk1、ssk2和ste20的基因表达量上调了2-5倍,在第80-100天时出现持续下降。在HOG信号通路中的大部分基因也在菌丝培养的第60天表达量达到最高。其中sho1、ste20、ssk1和ssk2基因的表达量上调最为显著,而hog1基因的表达量在菌丝培养的第40-100天呈持续下降。子实体形成过程中两条通路的大部分基因在原基形成时期表达量最高,而在子实体时期表达量下调。其中HOG信号通路中的ssk2基因表达量上调最为显著。以上结果说明在菌丝生长过程中第60天时菌丝细胞生长增殖最为旺盛,而在第80天开始菌丝细胞基本开始停止生长,菌丝也逐渐达到成熟。同时在菌丝增殖生长过程中,斑玉蕈持续地上调CWI信号通路基因的表达来调控菌丝细胞壁的完整性,从而控制菌丝细胞壁的形成。其中bck1、mkk1和slt2基因可能对斑玉蕈菌丝细胞的分裂增殖和细胞壁的形成以及诱导子实体形成起到关键作用。     

精氨酸对斑玉蕈菌丝生长的影响

采用平板培养和基因表达等方法,研究了精氨酸对斑玉蕈菌丝生长的影响及其机理。结果表明添加1–2 mmol/L精氨酸能明显提高菌丝的生长速度。添加精氨酸促进精氨酸代谢,提高GCN2介导的翻译通路活力以及空泡氨基酸转运载体基因AVT3的表达。营养补充实验证实在营养匮乏的情况下,单一添加精氨酸能促进斑玉蕈菌丝良好生长。研究结果证实外源添加精氨酸能作为主要营养物质促进斑玉蕈菌丝生长。     

不同碳氮源对糙皮侧耳木质纤维素酶活性的影响

以糙皮侧耳Pleurotus ostreatus为材料,研究简单碳氮源及木质素纯品诱导条件对其木质纤维素酶活性的影响。结果表明,不同的碳源培养基和氮源培养基对糙皮侧耳漆酶活性、羧甲基纤维素酶活性和木聚糖酶活性均具有极显著的影响（P<0.001）,且对糙皮侧耳菌丝生物量也有极显著的影响（P<0.001）。以蔗糖作主要碳源诱导物时,有利于提高糙皮侧耳漆酶活性;以果糖作主要碳源诱导物时,有利于提高糙皮侧耳羧甲基纤维素酶活性和菌丝生物量的积累;以葡萄糖作主要碳源诱导物时,有利于提高糙皮侧耳木聚糖酶活性。以酵母浸粉作主要氮源诱导物时,有利于提高糙皮侧耳漆酶活性和菌丝生物量的积累;以硝酸钾作为主要氮源诱导物时,有利于提高糙皮侧耳羧甲基纤维素酶活性;以硫酸铵作为主要氮源诱导物时,有利于提高糙皮侧耳木聚糖酶活性。碱性木素的存在,有利于提高糙皮侧耳漆酶活性,但不利于菌丝生物量的积累。与此同时,碱性木素的存在对糙皮侧耳羧甲基纤维素酶和木聚糖酶活性并没有促进作用。     

斑玉蕈出菇产量与胞内外碳代谢的相关性分析

本研究收集了19株不同来源的斑玉蕈品种,通过ITS测序构建其系统发育树,随后根据菌株在木屑培养基与葡萄糖培养基的生长速度对菌株进行分类,选取生长速度差异明显的快、中和慢8株斑玉蕈菌株进行出菇实验及胞内外碳代谢指标的测定,探讨斑玉蕈生产性能与胞内外碳代谢的相关性。研究发现收集到的19株菌株均为斑玉蕈,亲缘关系近,遗传分化程度低;选取出的8株斑玉蕈菌株鲜菇产量与菌丝生长速度呈极显著正相关,菌丝生长越快,出菇产量越高。同时,斑玉蕈菌株鲜菇产量与菌丝湿重、还原糖、可溶性蛋白、滤纸酶(FPase)、CMC-Na酶(CMCase)、木聚糖酶和淀粉酶7个胞外碳代谢指标(ECMI)及胞内葡萄糖、己糖激酶(HK)、丙酮酸激酶(Pyk)、柠檬酸合酶(CS)、α-酮戊二酸脱氢酶(KGDH)和葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD) 6个胞内碳代谢指标(ICMI)呈显著正相关。说明菌丝生长速度快的斑玉蕈品种,胞外基质分解速度更快,提高可吸收碳源的供应,胞内加强对碳的吸收与同化,为菌丝的增殖提供更多原料与能量。本研究分析了斑玉蕈生产性能与胞内外碳代谢的相关性,为斑玉蕈优良品种的鉴别与选育奠定基础。     

斑玉蕈工厂化栽培中的致病微生物

斑玉蕈Hypsizygus marmoreus是我国重要的工厂化栽培食用菌之一,在栽培过程中发生污染将为生产企业带来经济损失。为对实际生产中的斑玉蕈病害进行溯源和防控,本研究采集了一家大型生产企业在3个不同省市产地发生污染的菌种或子实体样品,结合分子测序和形态特征观察对分离到的微生物进行鉴定,并通过平板对峙实验分析了菌株对斑玉蕈菌丝生长的影响。从样品中共分离得到了11株可疑致病微生物,包含10株细菌和1株真菌,分布于3个科7个属,优势科为肠杆菌科Enterobacteriaceae,优势属为芽胞菌属Bacillus,其中2株细菌可能分别为芽孢杆菌属和肠杆菌属Enterobacter新种。对峙实验显示7株细菌和1株真菌对相应宿主斑玉蕈菌株的菌丝生长有明显的抑制作用。结合生产过程,提出培养料的配制、灭菌和出菇管理阶段是斑玉蕈栽培中预防病害的3个关键控制点。在秋冬季气温较低时适当延长培养料的灭菌升温时间,在夏季菇房需要设备降温时加强对出菇过程中栽培环境尤其是水体的严格管理,有助于降低斑玉蕈工厂化栽培的病害发生率。     

黄孢原毛平革菌产漆酶优化培养及其对刚果红的脱色降解

以白腐真菌模式菌株黄孢原毛平革菌Phanerochaete chrysosporium为研究对象,探讨培养条件、重金属和芳香族化合物对产漆酶的影响,并进一步研究漆酶对刚果红的降解效果。结果表明,P. chrysosporium产漆酶最适培养条件：葡萄糖为碳源,蛋白胨为氮源,碳氮比为90。培养8d后,漆酶酶活为911.1U/L;Mn²⁺严格地控制着P.chrysosporium产漆酶,而Cu²⁺对其影响不大,在添加4.0mmol/L Mn²⁺时,漆酶酶活为2 001.7U/L;芳香族化合物中藜芦醇（veratryl alcohol,VA）、4-香豆酸、香草醛和香草酸对菌体产漆酶能力均有促进作用,最高可提升至1 459.1U/L,而咖啡酸对菌体产漆酶稍有抑制。100U/L漆酶粗酶液可降解40mg/L刚果红,降解率为24.0%;而当介体物质VA存在时,该降解效率可提升至87.7%。     

不同碳氮源对花脸香蘑胞外酶活性的影响

以花脸香蘑Lepista sordida为材料,研究其分别在9种碳源和11种氮源液体培养条件下不同阶段pH值和葡萄糖浓度的变化,以及不同碳氮源对其所分泌的木质素过氧化物酶、羧甲基纤维素酶、锰过氧化物酶和漆酶活性的影响。结果表明,pH值在不同碳源培养后期变化显著（P<0.05）,而在不同氮源培养阶段无明显变化（P>0.05）,葡萄糖浓度和菌丝量在不同碳氮源中也无显著差异（P<0.05）。不同碳源和氮源培养基对花脸香蘑木质素过氧化物酶、羧甲基纤维素酶、锰过氧化物酶和漆酶活性均具有影响（P<0.05）。木糖和米糠有利于花脸香蘑分泌羧甲基纤维素酶（P<0.05）,红糖和牛肉浸膏有利于其分泌漆酶（P<0.05）,白砂糖和豆粉有利于其分泌锰过氧化物酶（P<0.05）,木糖和尿素有利于其分泌木质素过氧化物酶（P<0.05）。本研究为选择合适培养基以提高花脸香蘑生物转化效率提供了理论基础。