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黄曲霉(Aspergillus flavus)是致癌性黄曲霉毒素(Aflatoxins,AF)最主要的生产者,其生长发育和产毒受到许多环境因素的影响,其中水分活度是最主要的因素之一。本研究首先通过在培养基中添加甘油模拟0.99,0.95,0.93,0.90四种不同的水活度环境对黄曲霉进行培养,对其生长和产毒情况进行观察和测定。结果发现:随着水活度的降低,黄曲霉的生长、产毒、产孢都发生了明显的下降。由于0.99a_w和0.93a_w两个条件下黄曲霉的生长、产毒、产孢差异显著,因此将这两个水活度下的黄曲霉菌进行RNA-seq以了解黄曲霉在不同水活度下的基因表达谱,测序得到了 23,320个非冗余Unigenes,平均长度在1297 bp。与数据库比对后,有19,838个Unigenes很好地匹配到已知的基因序列上,另外与目前已注释的黄曲霉基因组相比,还存在6767个新的Unigenes。基于RPKM计算,鉴定到0.99a_w和0.93a_w之间差异表达的Unigenes有5362个,其中3156个Unigenes发生上调,2206个Unigenes发生下调。这表明黄曲霉表达水平在水分胁迫下发生了广泛的变化。此外测序结果显示有16个黄曲霉毒素合成相关的基因随着水活度的降低而降低,并且有11个生长发育相关的基因在0.99a_w下表达发生上调。以上数据进一步证实了水分通过影响黄曲霉毒素合成基因和生长发育基因的表达来分别对黄曲霉毒素的合成和生长进行调控。与此同时,0.99a_w和0.93a_w两个条件下的黄曲霉菌利用相对和绝对定量同位素标记(isobaric tagging for relative and absolute quantitation(iTRAQ))技术研究蛋白质组变化。结果总共鉴定到3566个蛋白质,其中有837个蛋白在不同水活度下表达差异。这837个蛋白中有403个蛋白在0.99a_w下表达上调,另外434个蛋白在0.93a_w下表达上调。根据GO分析,胞外水解酶的分泌随着水活度的上调而上升,这表明胞外水解酶可能在诱导黄曲霉毒素合成中起到重要的作用。基于COG和KEGG的分类,我们鉴定到一种输出蛋白KapK可能通过改变NirA的定位下调黄曲霉毒素的合成。分析高渗胁迫相关的Hog通路时我们发现两个蛋白Slnl及Glol在0.99a_w下表达上调,这可能是0.99a_w下黄曲霉菌生长更好的原因之一。黄曲霉毒素合成相关蛋白的表达模式与其在0.99a_w中产毒更多的表型一致。真菌的 MAPK(mitogen-activated protein kinases)级联系统是长期进化而来的调控机制,用于细胞感受和应对外界环境刺激。MAPK中的Hog(High osmolarity glycerol)通路以适应高渗胁迫为人们熟知。因为水活度降低也被视为一种高渗胁迫,因此本实验最后对Hog通路中的核心基因afsakA进行了基因敲除。结果发现,δafsakA突变体在NaCl和山梨醇处理的高渗胁迫时表现出了明显的生长减缓,并且在0.99a_w与0.93a_w下也表现出了强烈的生长抑制。此外δafsakA的产毒和产孢与野生型相比也都发生了明显的下降。因此我们认为黄曲霉中的Hog通路同其他真菌中一样,也担任着高渗响应的功能并与黄曲霉毒素的合成关系密切。本研究为进一步研究黄曲霉的高渗响应机制和黄曲霉毒素产生机制作了很好的铺垫。