担子菌菌柄的生长是一种类似于植物幼苗的伸长生长,并且菌柄细胞的生长需要摆脱细胞壁的束缚,但对于细胞壁是如何伸长的还缺乏深入的研究,目前存在两种假说,即酶水解细胞壁组分和仅依靠膨压破坏细胞壁组分间的氢键引起细胞壁的伸长。相比之下,植物细胞壁伸长理论认为细胞壁的伸长是由一类expansin蛋白通过非水解作用破坏细胞壁多糖组分之间的氢键使细胞壁松弛扩张而引起的。然而,由于担子菌菌柄细胞壁的化学组成与植物细胞壁不同,因而这种机制是否同样适用于担子菌还不得而知。本实验室前期研究发现金针菇(Flammulina velutipes)顶端菌柄在从中性条件换至酸性条件时会出现一段维持约15 min的短期细胞壁伸长,但是由于金针菇菌柄快速伸长区域只有顶端1 mm,因而我们无法进一步对其菌柄细胞壁伸长的特性和机制进行深入研究。本文发现灰盖鬼伞(Coprinopsis cinerea)顶端菌柄拥有9 mm的快速伸长区域,是研究菌柄细胞壁伸长的理想材料。我们通过研究发现顶端菌柄细胞壁的伸长包含两种酸诱导的细胞壁伸长,即前期持续15 min的活性较高的并迅速下降的短期细胞壁伸长和后期持续2 h的活性较低的缓慢下降的长期细胞壁伸长。经过高温灭活处理后,快速伸长区域的顶端菌柄并没有出现长期的细胞壁伸长活性,而是仅保留了短期的细胞壁伸长活性。我们把这种高温灭活处理后依然存在的短期的细胞壁伸长称为热不敏感细胞壁伸长,而高温灭活处理后消失的长期的细胞壁伸长称为热敏感细胞壁伸长。相比之下,无论是否经过高温灭活处理,非伸长区域的基部菌柄则只表现出微弱的短期的细胞壁伸长。随后我们又分别用蛋白酶和蛋白变性剂处理,结果发现顶端菌柄依然仅保留热不敏感的细胞壁伸长。因此我们推测长期的热敏感细胞壁伸长是一种蛋白介导的过程并参与菌柄的伸长,而短期的热不敏感细胞壁伸长是一种非蛋白介导的过程并且与菌柄的伸长没有太大的关系。由于灰盖鬼伞菌柄不同部位细胞壁伸长活性存在差异,我们利用比较转录组学和蛋白质组学的方法找到了一些差异表达的基因和蛋白,为研究与细胞壁伸长相关的基因和蛋白提供了一定的基础。为了进一步证明热敏感的细胞壁伸长是蛋白介导的过程,我们利用硫酸铵沉淀、离子交换层析和分子排阻层析的方法从蜗牛消化液中分离纯化了一种外源性的expansin-like蛋白,该蛋白能特异性的诱导热灭活的担子菌菌柄细胞壁伸长,并对各种多糖底物均没有水解活性。随后我们又尝试从灰盖鬼伞菌柄中分离纯化内源性的expansin-like蛋白,初步结果表明这种内源性的expansin-like蛋白是真实存在的,但由于多种原因我们最终并没有获得纯化的蛋白。此外我们还对热敏感细胞壁伸长和热不敏感细胞壁伸长的特性和机制做了深入的研究,我们推测这两种细胞壁伸长方式可能都与细胞壁多糖组分之间形成的氢键有关,并利用氢键破坏剂进一步证明了我们的推测。我们的实验结果并不支持现有的关于菌柄细胞壁伸长的假说,即通过酶水解细胞壁组分或仅依靠膨压破坏细胞壁组分之间形成的氢键引起细胞壁的伸长。我们认为菌柄细胞壁的伸长是一类内源性的expans in-like蛋白通过破坏葡聚糖链或几丁质链之间的氢键而非共价键使细胞壁聚合物发生相对滑行来实现的。随后我们又从灰盖鬼伞菌柄中分离纯化了一种胞外β-葡萄糖苷酶进一步证明了菌柄细胞壁的伸长不是水解酶的作用,同时我们又对该酶在菌柄伸长中的作用做了深入的研究。酶学实验结果表明β-葡萄糖苷酶不能水解末端修饰过的β-葡聚糖,而对各种自由末端的β-1,3-,β-1,4-,或β-1,6-糖苷键连接的β-葡聚糖以及寡聚糖都有广泛的水解活性。尽管β-葡萄糖苷酶对昆布寡聚糖具有转糖基酶的活性,但不能从昆布三糖上转移葡萄糖残基到细胞壁的β-葡聚糖上形成更大的β-葡聚糖,相反可以降低细胞壁上β-葡聚糖的分子量并产生葡萄糖。由于快速伸长区域顶端菌柄细胞壁的β-葡聚糖分子量明显小于非伸长区域基部菌柄的β-葡聚糖分子量,此外β-葡萄糖苷酶在顶端菌柄中表达量高并且不能诱导菌柄细胞壁的伸长。因而我们并不支持现有的关于糖苷酶在菌柄伸长中的功能是促进β-1,3-葡聚糖链分支和延伸的理论;我们认为β-葡萄糖苷酶的主要功能是对β-1,3-葡聚糖主链骨架上的β-葡聚糖侧链进行修剪以防止其形成更长的侧链,维持细胞壁的可塑性,促进细胞壁的伸长和菌柄的生长。