香菇菌丝后熟转色的生理特征分析及应用

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香菇(Lentinula edodes)菌丝后熟转色是影响香菇出菇关键的环节,但是一直以来对香菇菌丝后熟转色阶段的研究少之又少,目前关于该阶段研究还仅限于经验之谈,诸多重要的生理特征亟待研究。为此本研究以香菇工厂化生产菌株KS11为试验材料,从生理角度着重分析香菇菌丝后熟转色的作用机理;结合香菇菌包栽培试验、外源试验、生理生化试验,对香菇菌丝的后熟转色情况进行形态特征观察分析、记录并探究不同生理指标及相关酶活的变化情况;同时利用透射电镜观察该过程菌丝细胞自噬特征变化,并运用实时荧光定量PCR对自噬基因Atg8的表达水平进行比较分析;针对香菇菌丝后熟转色阶段的生产应用试验,探究不同光源、温度、CO2浓度、碳氮配料比例条件下香菇菌丝后熟转色情况,为后期有关香菇菌丝后熟转色方面的研究提供理论依据及为香菇工厂化生产提供一定的借鉴作用。具体分述如下:(1)香菇菌丝后熟转色过程中相关生理指标检测与分析:测定香菇菌丝长满期(30 d)、菌丝转色初期(45 d)、中期(60 d)、后期(75 d)4个时间点的重要生理指标的变化,并通过添加外源100 mmol/L葡萄糖分析其对菌丝转色的影响,运用实时荧光定量PCR对菌丝长满期(30 d)与转色中期(60 d)的β-葡萄糖苷酶编码基因的表达水平进行比较。结果表明:在实验范围内,菌丝中的总多糖、葡萄糖含量,酸性木聚糖酶、多酚氧化酶、β-葡萄糖苷酶活性呈上升趋势;中性蛋白酶与碱性蛋白酶活性呈下降趋势。菌包内部栽培料的氮含量与精氨酸含量变化趋势一致,且显著正相关。与对照组相比,外源100 mmol/L的葡萄糖可以显著促进香菇菌丝转色速度。与菌丝长满期(30 d)相比,转色中期(60 d)的β-葡萄糖苷酶编码基因相对表达量显著升高(P<0.05)。(2)香菇菌丝后熟转色形成的活性氧作用与自噬特征:为了解活性氧(reactive oxygen species,ROS)在香菇菌丝后熟转色形成中的作用及其自噬细胞学特征,以香菇工厂化菌株KS11为研究材料,分析其在菌丝后熟转色过程中4个时间点(30、45、60、75 d)的活性氧含量(ROS)、丙二醛(MDA)含量、NADPH氧化酶浓度、抗氧化酶活性以及外源活性氧和DPI对其影响的表型试验,并利用透射电镜观察该过程菌丝细胞自噬特征变化及运用实时荧光定量PCR对自噬基因Atg8的表达水平进行比较分析。结果表明H2O2作为主要的活性氧在香菇菌丝后熟转色过程中起到重要作用,并且可能参与了香菇菌丝后熟转色过程中的自噬进程。(3)光照对香菇菌丝后熟转色过程中活性氧代谢及自噬的影响:为研究光照对香菇菌丝后熟转色过程中活性氧代谢的影响,设置自然光照条件与黑暗条件下香菇菌丝后熟转色对比试验,分析其活性氧含量、丙二醛(MDA)含量、NADPH氧化酶浓度、抗氧化酶活性及自噬的差异。结果表明自然光照条件下香菇菌丝正常后熟转色,黑暗条件下香菇菌丝不转色。光照组香菇菌丝活性氧含量、MDA含量、NADPH氧化酶浓度、过氧化氢酶(CAT)活性、过氧化物酶(POD)活性均显著高于黑暗条件,超氧化物歧化酶(SOD)活性变化则与之相反,同时,香菇菌丝细胞自噬的透射电镜分析及实时荧光定量PCR对自噬基因Atg8的表达水平表明,在自然光照条件下香菇菌丝细胞自噬特征明显。(4)香菇菌丝后熟转色的生产应用实验:通过不同光源、温度、CO2浓度、碳氮配料比例条件下香菇菌丝后熟转色的形态特征分析,结果表明相较于白光,当光源为蓝光时香菇菌包转色最快,红光转色最慢;对比22℃、28℃,25℃是最适宜香菇菌丝后熟转色的培养温度;采取刺孔方式可以短期内有效增加菌包二氧化碳浓度,CO2浓度高低与转色快慢密切相关;培养料的碳氮配料比例不同,香菇菌丝后熟转色的表层色差值L值显著差异,在5:5、6:6、7:3、8:2、9:1五组不同的碳氮配料比例中,9:1组色差值L值显著低于另外四组,其菌丝转色程度最快。该论文共有图26幅,表10个,参考文献149篇。
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