云芝菌(Trametesversicolor)已被证实是一种集药用和生物降解为一体的重要真菌。木质素作为生物质材料的主要化学成分之一,是目前公认的最难降解的大分子之一。云芝菌作为白腐菌的一个重要种,却能够实现对木质素的有效降解,这种功能性引起了越来越多研究者的重视。但是,对云芝菌降解木质素相关问题的研究尚存在不足,因此,有必要进一步探究云芝菌降解木质素的分子机制,酶系分布,基因差异表达等,从而为云芝菌的利用提供可行性的方案或理论依据。以云芝菌为供试菌株,以杨木和马尾松为处理对象,利用RNA-seq高通量测序方法,分析在杨木和马尾松诱导条件下(葡萄糖为对照)云芝菌降解酶系及功能性基因在转录组水平上的差异表达,探明云芝菌的降解差异。RNA-seq测序表明以葡萄糖、杨木、马尾松为碳源,云芝菌三个样本的clean reads与参考基因序列完全匹配率分别为47.96%,50.10%和48.28%;与参考基因组序列完全匹配率分别为65.84%,66.63%和66.16%。杨木/马尾松(杨木为处理,马尾松为对照)诱导的云芝菌测序比对后共有852个差异表达基因,其中上调基因568个,下调基因284个;杨木/葡萄糖(杨木为处理,葡萄糖为对照)的云芝菌测序比对后共有853个差异表达基因,其中上调基因360个,下调基因493个;马尾松/葡萄糖(马尾松为处理,葡萄糖为对照)的云芝菌测序比对后共有1182个差异表达基因,其中上调基因374个,下调基因808个。以杨木作为诱导性碳源,以马尾松为对照,涉及云芝菌木质素降解的相关酶系共有39个基因,其中30个上调,这包括10个调控木质素过氧化物酶的基因,2个调控锰过氧化物酶的基因;9下调基因,包括分别调控过氧化物酶HP和DyP的2个基因,各有一个调控漆酶和锰过氧化物酶的基因。另外,有33个调节细胞色素酶的基因,其中24个下调,9个上调。调控纤维素酶和半纤维素酶的所有基因都出现了上调,包括5个调控内切酶基因,5个调控外切酶基因,1个β-葡萄糖苷基因;11个调控半纤维酶的基因,其中包括2个调控木聚糖酶的基因,1个调控甘露糖酶的基因。与马尾松相比,云芝菌对杨木木质素、纤维素和半纤维的降解具有明显的偏好性。以葡萄糖为对照,杨木诱导云芝菌木质素降解的相关酶系大部分被上调,这包括8个调控木质素过氧化物酶的基因,上调基因EIW53446的最大倍数达到了4.72倍(FDR<0.001,fold=2);19个细胞色素酶P450的基因,其中上调基因(EIW61050)的最大倍数是4.35。部分基因下调中,有3个调控MnP基因,各有一个调控漆酶和Versatile peroxidase基因,12个基因调控细胞色素酶P450。另外,调控纤维素酶和半纤维素酶的基因大部分下调,包括6个纤维素内切酶的基团,4个纤维素外切酶的基因,2个纤维素β-葡萄糖苷的基因;10个半纤维素酶的基因,其中有3个木聚糖酶的基因,1个甘露糖酶的基因。在少数上调的基因中,包含1个纤维素外切酶基因,1个纤维素内切酶基因和4个半纤维素酶基因。云芝菌能够更有效降解木质素,只能少量降解纤维素和半纤维素。以葡萄糖为对照,马尾松为处理,与杨木-葡萄糖最大区别是涉及到木质素降解的基因仅有小部分上调,这包括2个分别调控过氧化物酶HP和DyP的基因。另外,还有32个细胞色素酶基因上调。调控纤维素酶的基因全部下调,包括3个纤维素内切酶基因,5个纤维素外切酶基因,2个β-葡萄糖苷的基因。另外,调控半纤维素酶的11个基因中,10个基因下调,仅1个基因上调。杨木作为处理,马尾松为对照,KEGG Pathway多个涉及带苯环芳香族化学物的降解路径中的一些苯环降解酶(氨基苯甲酸酶)基因的上调。对云芝菌进行半固态发酵后,杨木、葡萄糖、马尾松、玉米杆分泌出的漆酶、木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶活性较高,棉杆和稻草杆较低。对云芝菌进行固态发酵,预处理后杨木和马尾松木质素的含量降低;杨木预处理50天后,木质素下降了 4.57%;马尾松预处理75天后,木质素下降了 4.77%。两者综纤维素的含量也出现了降解,杨木预处理50天后,综纤维素下降了 6.20%,马尾松预处理75 d后,综纤维素下降了 3.44%。杨木和马尾松的纤维的长宽比略微增加,杨木壁腔比的降低值较马尾松大。随时间增加,仰慕和马尾松的相对结晶度下降,且马尾松结晶度的下降幅度小于杨木。杨木和马尾松木质素的红外光谱吸收峰出现了明显的降低或消失。在100-700℃之间,杨木热解经历3个阶段,马尾松经历四个阶段,而且马尾松热解的失重率高于杨木,两者热解时间提前。SEM表明云芝的菌丝已经渗入细胞腔内,在细胞腔内形成了密集的网络结构。云芝菌预处理后的杨木和马尾松可以溶解离子再生新材料,与未处理样相比,该材料具有一定的力学强度。本文从转录组水平上,探明在马尾松和杨木诱导下,云芝菌的木质素降解的相关酶系差异表达,从分子角度揭示了云芝菌杨木的分解利用效率更高的机制。并在此基础上,系统性研究了云芝菌对杨木和马尾松降解能力的差异,进而,以云芝菌预处理后的杨木和马尾松为原料,探索了其在离子液体中溶解再生为新材料的能力,为云芝菌的利用开辟了一个全新的、可以深入研究的领域。