蛹虫草白化菌株生理及转录组分析

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lzl2008000
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蛹虫草为食药兼用的重要食用菌,其白化菌株受到研究者高度关注,蛹虫草白化菌株优势及其白化原因亟待探索。本试验以稳定遗传的蛹虫草白化菌株为研究对象,研究白化菌株生物学特性、菌株特异性、主要代谢产物含量的差异,以及通过转录组测序,在转录层面探究其白化原因,以期科学评价白化菌株,探究其遗传性、特异性、适应性,可为蛹虫草工厂化稳定生产提供抗逆性强、活性成分高的新菌种,试验结果如下。1.本试验通过ITS测序验证其为蛹虫草菌株,序列结果对比相似率达到99%。在本试验范围内,蛹虫草白化菌株与正常菌株菌落形态及生长速度均有明显差异。白化菌株菌落为白色、无大角变、节律环不明显;正常菌株菌落为橙黄色,无气生菌丝徒长、有明显节律环。白化菌株菌丝生长速度与对照相比,呈现快-慢-快特点,菌丝生长速度显著快,在相同培养条件下,白化菌株扩繁更快,菌丝鲜重为对照的168.6%。2.转录组测序进行差异基因分析,蛹虫草白化菌株共注释出2068个差异基因,其中上调基因917个,下调基因1151个,在GO中注释出1483个,KEGG中注释出546个。3.本试验条件下,白化菌株抗氧化酶活性SOD、POD、MDHAR、APX活性均显著升高;转录组测序分析发现,谷胱甘肽代谢中异柠檬酸脱氢酶(CM7264)、谷胱甘肽S-转移酶(CM4594)基因表达量上调,谷氨酸-半胱氨酸连接酶催化亚基(CM1104)基因表达量下调,异柠檬酸脱氢酶基因表达量上调促进其酶活性提高,促进了谷胱甘肽循环中GSH生成,提高了白化菌株谷胱甘肽循环中相关酶活性,说明白化菌株抗氧化能力较强。激光共聚焦显微镜观察菌丝尖端活性氧积累较少,保持活性氧稳态,证明其活性氧清除能力强。4.白化菌株主要活性成分虫草素和腺苷均显著提高,二者为嘌呤代谢通路中的主要代谢产物,白化菌株虫草素含量达9.86±0.13mg/ml,提高了22.7%,腺苷含量达6.75±0.18mg/ml,提高了22.9%。通过转录组数据分析,发现嘌呤代谢通路中腺苷琥珀酸合酶(CM_6725)上调和腺苷水解酶(CM_2903、CM_6130)下调的协同作用促进了虫草素与腺苷的积累。5.通过转录组数据筛选与色素合成、积累相关的代谢通路发现,酪氨酸代谢与其相关。在酪氨酸代谢通路中共注释到8个差异基因,其中酪氨酸酶基因(CM_1704)表达量显著下调,使白化菌株中黑色素积累降低,促进白化进程的发生。
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