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草菇采后不易贮藏,对贮藏中相关基因的表达研究很少。本文主要探讨草菇菌柄在采后贮藏中基因表达的变化。采取采后0h、1.5 h、采后伸长期、采后成熟期的草菇菌柄用液氮保存。提取这些不同贮藏时期的草菇菌柄的总RNA,再纯化mRNA并反转录合成双链cDNA,然后利用数字基因表达谱对cDNA进行测序,最后对不同贮藏期的草菇菌柄的表达谱数据进行测序评估、测序饱和度分析、Clean Tag拷贝数分布统计、Clean Tag定位统计、差异表达基因筛选、差异基因功能分类、GO功能显著性富集分析、pathway显著性富集分析、表达模式聚类分析、并且着重分析差异较大的基因、编码酶活的基因表达量变化和氨基酸代谢。这为草菇贮藏研究以及抗氧化、抗衰老、抑制草菇开伞等提供理论依据。
采后1.5h与采后0h的草菇菌柄表达谱差异基因总共有3783个,上调表达的有729个基因,下调表达的基因有3054个。采后伸长期与采后0h草菇菌柄表达谱有4959个差异基因,上调表达的基因有1275个,下调表达的基因有3684个。采后成熟期与采后蛋形期草菇菌柄表达谱有4650个差异基因。上调表达的基因有1448个,下调表达的基因有3202个。
采后1.5小时和采后0小时的草菇菌柄差异表达基因在GO中显著富集的节点是合成核糖核蛋白复合物、大分子复合物、结构分子活动、基因表达。Pathway中显著富集的差异路径为核糖体、DNA复制、细胞循环、鞘脂类代谢、癌症路径、错配修复、乙醛酸盐和二羧酸根阴离子代谢、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢、抗原的加工和表达、脂肪酸生物合成。
采后伸长期与采后0 h的草菇菌柄的差异表达基因在GO中显著富集的节点是大分子复合物、核糖核蛋白复合物、结构分子活动。Pathway显著性富集的路径为核糖体路径。
采后成熟期与采后0h的草菇菌柄的差异基因在GO中没有显著富集节点。在Pathway中显著性富集的路径为脂肪酸新陈代谢路径。
在表达模式聚类分析中可以找到采后1.5h和采后成熟期的特征基因。这些特征基因能够标志采后特定时期。
分析差异较大的基因发现:
1.相比采后0h,采后1.5 h菌柄中合成的氨基酸量和种类会减少,特别是影响到一些人类必须氨基酸的合成。
2.内切葡聚糖酶-4与草菇菌柄里的菌柄生长有很大的关系。
3.在采后1.5h菌柄表达谱中的deuterolysin M35 metalloprotease(金属蛋白酶)的高效表达,推测在草菇贮藏中的蛋白降解中deuterolysin M35 metallolarotease(金属蛋白酶)是重要的因素。
4.在采后伸长期菌柄里的特有纤维素生长蛋白的高效表达促进了菌柄的伸长,促进草菇的菌膜破裂。
5.在采后伸长期中的几丁质脱乙酰酶的高效表达显示在采后伸长期菌柄已经自溶。
6.在采后成熟期谷胱甘肽转移酶和植物凝集素都是高效表达来抵抗逆境。
7.在采后成熟期乙醛脱氢酶高效表达也能说明在采后成熟期的乙醇代谢加快,产生的有毒物质也增加。
研究酶活变化中发现:
1.编码超氧化物歧化酶的基因中表达量最大的是锰超氧化物歧化酶,并且在贮藏过程中表达量剧烈的增加,可以推测在草菇贮藏期间主要是锰超氧化物歧化酶的增加来抵抗草菇菌柄的氧化。
2.假定的通用的过氧化物酶前体和依赖硫氧还蛋白过氧化物酶在采后过程中增加,可推测他们有抗衰老的效果。
3.过氧化氢酶在采后过程中呈现先增加后减少的趋势,说明在采后草菇进入伸长期和成熟期的衰老过程中,菌柄中过氧化物酶为了减少氧化而上调表达。
4.在草菇菌柄贮藏过程中,编码金属蛋白酶和ATP-dependent protease La的基因的表达量比较高,推测这两种蛋白酶对草菇菌柄品质的影响比较大,在贮藏过程中可以通过减少这两种蛋白酶基因的表达来延长草菇的贮藏期。
对氨基酸代谢进行分析,我们可以推测:在贮藏过程中,L-缬氨酸、L-异亮氨酸、L-甲硫氨酸、L-赖氨酸、L-苏氨酸、L-亮氨酸的合成量是在采后1.5h菌柄内就大幅度的减少。