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粗毛革孔菌(Coriolopsis gallica)为多孔菌科革孔菌属大型白腐真菌,它不仅能高效降解木质素,而且可以催化多种酚和芳胺类化合物的氧化,在生物质利用、环境保护、造纸工业及食品工业等领域都有广阔的应用前景。前期研究中,经紫外-亚硝基胍联合诱变选育,获得一株高产漆酶诱变株T906,其形态、生长性状及代谢产物等均发生稳定可遗传的变异。本论文在详细分析了野生株和诱变株生理、生化性状基础上,采用转录组深度测序技术,深入分析了野生和诱变菌株转录组水平的基因表达模式变异,克隆了两株菌漆酶同工酶基因,并分析了其表达变化规律。1、野生和诱变菌株ITS序列相似性为100%,均隶属真菌门,担子菌纲,多孔菌目,多孔菌科,革孔菌属。与野生株相比较,诱变株菌落致密均一、无环纹,菌丝粗壮、菌落向四周延展较慢,但菌落厚度显著变大;扫描电镜观察表明,野生株菌丝分叉较少、聚结成束、排列不规则,诱变株菌丝粗壮且分叉较多、菌丝致密,但不成束、排列规则;透射电镜观察表明,诱变菌株较野生菌株细胞壁显著变薄、胞内空泡大量增加、菌体老化速度较快。在优化发酵培养基TNI中,诱变株生物量在整个培养周期内显著高于野生株,在1.09-1.65倍之间。2、野生株与诱变株第3天、第8天菌丝体转录组深度测序共获得53,625,112个clean reads和4,826,260,080nt测序数据,其Q20均在94.5%以上,序列长度分布模式相似、无偏移,测序质量符合要求。经进一步组装、聚类、反向验证及合并后,共组装Unigene序列25199条,平均长度908 nt,覆盖20,788个开放阅读框(ORFs),占Unigene总数的82.50%。20018条组装序列可被注释到相应核酸或蛋白数据库,占组装序列的79.44%,其中与污叉丝孔菌、云芝相似序列分别占总数的59.6%和31.30%;770个Unigene未获明确注释,可能为新发现基因和部分组装错误片段,占组装序列总数的3.85%。功能聚类结果表明,20018条注释Unigene中,分别有7664、8434、12426条可被注释到44个GO分支、26个COG功能类别,以及108条代谢通路。3、四组样品共获差异表达Unigene 8920条,占组装总数的35.40%。诱变株与野生株比较,在发酵第3天及第8天,分别有3024、3920条Unigene表达下调,而967、1728条表达上调,并且诱变菌株基因表达模式受发酵时间的影响更为显著。差异表达基因功能富集分析表明,诱变株与野生株在核糖体和翻译相关GO分支基因表达模式差异最大,非膜结构细胞器(蛋白酶体)次之,细胞基本物质合成与代谢等GO分支差异也较显著。随着发酵时间的延长,诱变株氧化还原GO分支(尤其以CH-OH为供体,NAD或NADP为受体)基因表达模式发生显著变化。差异基因的Pathway聚类分析进一步验证了GO聚类分析结果,诱变株与野生株核糖体相关途径基因表达模式差异最为显著(P<2.15e-25),而氨酰tRNA合成途径次之,都是诱变株显著下调。随着发酵培养时间的延长,诱变株初生代谢及次生代谢相关基因表达模式产生重大改变,糖酵解及三羧酸循环,以及蛋白质合成相关途径相关基因表达量全面下调。而氨基糖和核苷酸糖代谢、淀粉和蔗糖代谢,与成分转换相关的戊糖和葡萄糖醛酸酯异构、蛋白酶体途径,次生代谢等途径的基因表达模式变化显著,关键基因的表达量都有几十到数百倍的差异。诱变菌株减少了蛋白质的合成,但是提高了内源氨基酸和蛋白质的利用,减少了胞内葡萄糖的利用,而加强了胞外大分子多糖的利用;诱变株脂肪酸生物合成下降,而脂肪酸的氧化分解水平显著提高;线粒体内的氧化磷酸化水平升高,为细胞供应了更多的能量和原料物质乙酰辅酶A;诱变菌株的胞内线粒体氧化磷酸化作用加强,导致过量的ROS产生,对细胞造成一定的氧化胁迫。在信号传导途径方面,诱变株在MAPK信号途径和蛋白激酶A信号途径(PKA)发生了很大的变化,诱变株抗氧化胁迫的酶系,蛋白酶体表达水平全面提高,显示诱变株具有更高的抗氧化胁迫能力,可快速响应胞内外的氧化胁迫的压力信号。4、流式细胞仪检测结果表明,诱变株细胞分裂速度较原始菌株显著加快;随着培养时间的延长,诱变株细胞凋亡及自噬水平大幅度提高;与此同时,诱变株胞内ROS水平随着发酵时间的增加而显著上升,与细胞周期、凋亡及自噬具很强相关性。诱变株细胞通过对自身多个代谢途径基因表达水平的合理优化,提高了耐受ROS胁迫的能力,并显著改变了系列信号通路的表达模式。5、经简并引物扩增,克隆5条粗毛革孔菌漆酶同工酶编码基因,分别为命名为Lcc1-5,其长度介于1667bp-2388bp之间,其相互之间核酸序列相似性介于60.0%-69.8%之间,编码527-528个氨基酸,5’末端均具信号肽序列。序列分析表明,5种漆酶都包括3个铜离子结合域,3个结构域偶联区,符合漆酶结构模式,并与已知漆酶聚类。定量分析结果表明,诱变株中Lcc1转录本分别占到菌体漆酶总转录本的93.0%(第3天)、98.53%(第8天);在野生株中,Lcc1转录本分别占到菌体漆酶总转录本的41.48%及74.37%;在整个培养期间,诱变株Lcc1表达量始终远远高于野生株,在培养第3天和第8天,分别为野生菌株表达量的14.25及15.50倍。突变株和野生株Lcc1核酸和蛋白序列分别存在11个核苷酸及4个氨基酸的差异,但并不对其结构与功能产生重要影响。本论文为探讨漆酶表达调控的内在机制,以及高产漆酶菌株的进一步遗传改造提供了理论基础。