竹黄是一种传统中药,来源于为生长在竹子的病原真菌竹黄菌(Shiraia bambusicola)子实体,竹黄可用来治疗风湿关节痛、胃痛、白癜风和银屑病。竹红菌素(hypocrellin)是竹黄子实体中的苝醌类色素,是一类新型的高效光敏剂。竹红菌甲素(hypocrellin A,HA),通过光动力学(Photodynamic therapy,PDT)可治疗各种皮肤疾病,包括外阴白色病变、淀粉样变性苔藓,还具有独特的抗病毒和抗癌特性。由于竹黄子实体野生资源有限,化学合成复杂,竹黄菌菌丝培养成为竹红菌甲素生产的重要方式。但通过菌丝培养生产竹红菌甲素往往产量低,影响其大规模生物技术生产。稀土元素(REEs)作为重金属诱导剂,在提高植物次生代谢产量(有重要的生物活性)方面得到了广泛的应用。但是,很少有关于稀土元素对微生物次生代谢影响的报道。本文主要探讨氯化镧(LaCl3·7H20)对竹红菌素生物合成的影响,重点优化铜离子的诱导条件,研究了竹黄菌在镧离子处理下的生理反应,发现活性氧信号在镧离子处理下的介导作用,探讨了镧对竹红菌甲素合成的基因调控。本研究为竹红菌甲素大规模生产提供调控技术,同时也为竹红菌甲素的生物合成的诱导机制研究提供基础和参考。本文筛选了六种不同金属离子(钠,钙,铁,钴,铜和镧氯化盐)对HA合成的影响,筛选到可以显著刺激竹黄菌的HA合成的金属离子分别是钙(Ca2+)、铁(Fe3+)和镧(La3+)。2 g/L钙离子使胞内HA的含量增加了 2.36倍。铁离子的最佳处理条件是向培养基中加入0.20 g/L的FeC13诱导8天,胞内含量达到24.17 mg/g,是对照组的3.3倍,但是对竹黄菌生长没有影响。1.0 g/L的镧离子不仅使菌丝内的HA含量提高2.5倍,而且促进了 HA的外排;诱导6天后,HA的总产量最高,达到了 225.05 mg/L。葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PDH)是磷酸戊糖途径的关键限速酶,参与NADPH和磷酸核糖的合成,在响应生物胁迫和非生物胁迫方面有重要作用。我们探讨了镧离子对竹黄菌的葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(SbG6PDH)的调控,克隆了一个竹黄菌SbG6PDH的cDNA全长,该基因编码了 509个氨基酸,系统发育树分析表明该蛋白与其他真菌的G6PDH具有高度相似性,同Parastagonspora nodorum相似度最高达82.9%。La3+处理后,HA含量随着SbG6PDH酶活和基因表达量增加而增加。另外,在诱导条件下,G6PDH抑制剂葡糖胺(glucosamine,GlcN)可以明显抑制SbG6PDH的转录水平和酶活性,同时显著降低HA的产量。荧光实时定量分析(RT-qPCR)表明,GlcN显著地抑制了诱导效应,HA合成通路上原本上调的基因,包括polyketide synthase(PKS),O-methyltransferase(Omef),FAD/FMN-dependent oxidoreductase(FAD)。这些结果初步表明,1 g/L的镧离子可以通过影响SbG6PDH活性干扰戊糖磷酸途径,进一步影响HA的合成,为主代谢和次生代谢的关系研究奠定了基础。进一步分析表明镧离子可以诱导ROS的积累,并且菌丝内的H2O2含量增加了2.3倍。镧离子诱导的HA产量可以被ROS清除剂阻断。进一步分析揭示了产生的ROS通过提高HA合成相关基因表达从而调节镧离子诱导的HA积累。我们成功克隆了一个竹黄菌腺苷三磷酸结合盒转运蛋白(ATP-binding cassette(ABC)transporter,SbABC)的cDNA全长,该基因编码了1,275个氨基酸,系统发育树分析表明该蛋白与其他真菌的ABC转运蛋白具有高度相似性,同Stagonospora sp.(OAK96363.1)相似度最高达86.7%。与HA外排相关的SbABC也部分通过NADPH氧化酶产生的ROS调节。这些结果表明了镧离子诱导HA的产量可能受ROS信号通路调节。这是关于稀土元素诱导真菌次生代谢合成的首次报道。本研究是稀土元素诱导真菌次生代谢合成的首次报道,我们探讨了镧离子对竹黄菌生长和HA生物合成的影响,通过氧化态势变化和SbG6PDH、SbABC以及竹红菌素合成的关键酶基因表达变化等初步揭示了镧离子诱导对HA生物合成的调节机制,为后续竹黄菌的大规模发酵培养生产竹红菌素提供了理论与应用基础。