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。     

芳香族化合物对斑玉蕈菌丝生物量、漆酶活性及其转录水平的影响

芳香族化合物适当时间适当浓度添加到培养基中,可提高真菌漆酶活性,有助于增强其对木质纤维素的利用效率。为了增强斑玉蕈漆酶活性,本文研究了8种芳香族化合物对其酶活的影响及其与菌丝生物量的相关性。研究发现在无诱导物条件下,斑玉蕈漆酶活性和菌丝生物量相关系数r为0.9956,说明它们呈正相关,但是整个培养过程漆酶活性相对较低;供试的芳香族化合物对漆酶活性都有不同程度的诱导作用,其中添加0.1mmol/L的愈创木酚对斑玉蕈漆酶活性诱导作用最大,达到3倍以上,同时提高了斑玉蕈菌丝生长速度和菌丝生物量;而随着添加时间的延长,部分化合物对漆酶活性和菌丝生物量都产生不同程度的抑制作用,这可能因为化合物对菌丝毒性的延长导致菌丝生长变慢或死亡;进一步研究发现,斑玉蕈3个漆酶同工酶基因lcc2、lcc3和lcc4在诱导剂愈创木酚的影响下转录水平都不同程度地上调。研究结果表明诱导漆酶活性可以提高斑玉蕈菌丝生长速度和生物量,暗示可能通过提高漆酶活性的方法,提高斑玉蕈的培养基利用效率。     

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。     

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。     

糙皮侧耳生长发育过程中漆酶基因家族的表达研究

漆酶参与木质素的降解和食用菌的生长发育。为了明晰漆酶基因在糙皮侧耳生长发育过程中的作用,本文采用real-time PCR检测了11条漆酶基因及Lacc2的小亚基sspoxa3在糙皮侧耳生长发育不同阶段的表达。其中lacc6和sspoxa3在整个生长发育阶段表达量均较高;lacc12随着原基的分化和子实体的形成大量表达,与成菇过程有关。lacc4,lacc7和lacc11在原基分化期高表达,与原基的分化有关。lacc2,lacc3和lacc8在成熟子实体阶段表达量显著上升,与子实体的分化和成熟有关。     

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。     

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。     

冬虫夏草MYB家族基因鉴定及其在生长发育中的表达分析

MYB蛋白是一类广泛存在于真核生物中的转录因子,在真菌的生长发育中发挥调控作用。本研究对冬虫夏草菌中的潜在MYB转录因子家族基因进行了全基因组鉴定和生物信息学分析,并研究了MYB家族成员在冬虫夏草生长发育不同阶段和不同部位的表达模式。结果表明,冬虫夏草MYB转录因子家族包含3个1R-MYB和3个2R-MYB;6个MYB转录因子蛋白均包含近50个保守氨基酸序列,形成螺旋-转角-螺旋的结构。通过分析MYB转录因子基因在不同发育阶段（MYB-1-6）和子实体不同部位（MYB-1、3、6）的相对表达量,发现MYB-1在冬虫夏草整个发育阶段表达较为稳定,MYB-3在子实体成熟阶段（MF）表达量最高,远高于其他阶段,且在MF的顶部可育部分MF-3高表达,表明其可能参与冬虫夏草子实体的有性发育;MYB-6在子座发育初期（YF）的中部YF-2表达量最高,为菌丝阶段（HY）的5倍,表明MYB-6可能参与子座柄部的伸长。     

不同启动子调控外源基因在斑玉蕈中的表达分析

启动子是控制基因转录的重要顺式元件,也是遗传转化实验中驱动外源基因表达的重要工具。在同一真菌中,不同启动子驱动外源基因表达水平可能存在明显差异。因此,选择合适的启动子是提高外源基因表达水平的关键。本研究分别应用花椰菜病毒35S RNA（cauliflower mosaic virus 35S RNA,CaMV35S）和斑玉蕈甘油醛-3-磷酸脱氢酶（Hypsizygus marmoreus glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,HmGPD）基因的启动子构建了两个遗传转化质粒,在斑玉蕈中分别驱动外源的植物花青素合成基因表达,并利用来自刺芹侧耳的萎锈灵抗性基因进行转基因筛选。两个质粒通过农杆菌介导转化斑玉蕈单核菌株后,对具有萎锈灵抗性的转化子经PCR方法进行转基因验证,并运用实时荧光定量PCR对阳性转化子中外源基因的表达水平进行比较分析。结果表明,CaMV35S和HmGPD基因的启动子均成功驱动了植物花青素合成基因在斑玉蕈中转录,为增强基因表达而引入的内含子在转录过程中均被正确切割。其中,HmGPD启动子驱动外源基因表达水平比CaMV35S启动子驱动外源基因表达水平强22-36倍。     

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。     

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。     

斑玉蕈‘Finc-B-7’的选育报告

斑玉蕈‘Finc-B-7’品种是以‘Finc-B-3’菌株为亲本采用单孢自交育种技术选育的。新菌株具有十分清晰的大理石斑纹,经拮抗测试,显著区别于亲本菌株,适宜培养温度为18-23℃,最佳培养周期为70d,相应栽培周期为21d,平均单产为188g/瓶,是一个品质优良的斑玉蕈高产新品种。