丝状真菌菌体形态会显著影响微生物的代谢和发酵生产。华根霉(Rhizopus chinensis)CCTCC M201021在脂肪酶液态发酵中也会形成不同的形态菌体,发酵表现差异明显。为考察华根霉不同菌体形态及脂肪酶合成的内在差异,本研究采用基于RNA-Seq的比较转录组学方法,对液态培养获得的华根霉两种典型形态(聚集形态和分散形态)菌体进行了转录组水平的研究,分析探讨了相关基因及其功能。研究结果为深入了解丝状真菌形态分化的内在机制及其影响提供了一些线索。主要研究内容和结果如下:(1)对华根霉脂肪酶发酵过程进行了考察,根据菌体形态发生变化的情况,获得了两种形态的转录组样本。分别分离提取各样本RNA,基于RNA-Seq转录组测序结果,转录组样本比对到基因区域读取序列总数百分比基本在90%以上,比对到外显子Reads总数百分比在99%以上。符合转录组测序质量要求。(2)基于RNA-Seq转录组测序结果显示,两种形态菌体转录组总体存在明显的差异,基因转录差异在发酵过程中一直存在。不同发酵时间的两种形态华根霉,大部分基因处于低水平表达。发酵前期,聚集态菌体相对于分散态菌体差异基因下调表达较多;发酵后期,聚集态菌体差异基因上调表达较多。(3)利用基因表达量RPKM值对两种形态华根霉基因表达进行了分析比较。表达量最高的前20个基因中,聚集态菌体高表达基因主要为不同类别的核糖体蛋白;而分散态菌体中与细胞形态及信号传导相关的基因也是高表达基因。在两种形态菌体表达差异最显著的20个基因中,除了涉及代谢的基因有明显不同外,分散态菌体中也有一些涉及“细胞过程与信号”的基因上调表达显著。两种形态菌体中独有表达基因总体表达量均较低。菌体形态的差异显著影响了华根霉的转录水平,不仅不同形态菌体高表达基因和显著差异表达基因有明显不同,而且功能相同的蛋白在不同菌体形态下也多是由不同基因表达,可能承担着不同的作用。(4)对不同发酵时间的两种形态华根霉进行差异表达基因功能分析。GO功能富集分析表明两种形态菌体在培养过程中的各种生物进程存在较显著差异。将GO功能富集显著类别的差异基因比对到KEGG代谢途径与KOG功能注释中,并进行分类分析。结果表明菌体形态的变化可以解释为是十分复杂的生物过程。菌体形态在形态分化之前可能就已经确定。在发酵早期,分散态菌体在多种代谢过程中具有更高的活力,并且倾向于在复杂信号传导机制下保持这种分散状态,这与分散态菌体早期生长迅速相对应。而聚集态菌体保持相对自然简单的生物过程。由于菌体聚集导致传质阻力,因此聚集态菌体对细胞微环境的变化产生不同的响应。同时,转录组分析表明,华根霉脂肪酶在聚集菌体中较高的发酵水平与脂肪酶基因的高水平转录有关。综合以上结果,菌体形态的差异可以被认为是细胞分化的结果,而不是简单的细胞聚集。