金針菇是低溫結(jié)實(shí)型菌類,原基形成需要低溫誘導(dǎo),子實(shí)體發(fā)育也需要較低的溫度,因此在工廠化生產(chǎn)過程中能源消耗大,生產(chǎn)成本高。本研究利用轉(zhuǎn)錄組測(cè)序?qū)疳樄骄z體和原基進(jìn)行RNA-Seq分析,篩選得到7 935個(gè)差異表達(dá)基因,在原基形成后,有4 025個(gè)基因上調(diào)表達(dá)以及3 910個(gè)基因下調(diào)表達(dá)。通過GO注釋和KEGG通路注釋等生物信息學(xué)手段對(duì)代謝途徑進(jìn)行分析,可推測(cè)冷誘導(dǎo)形成原基的代謝調(diào)控為:當(dāng)金針菇菌絲細(xì)胞接受到冷信號(hào)后,糖分轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)的基因表達(dá)量下降,導(dǎo)致碳源攝取效率下降,因而糖酵解途徑大部分相關(guān)基因表達(dá)量下調(diào),進(jìn)而導(dǎo)致三羧酸循環(huán)的底物乙酰輔酶A（乙酰Co A）合成量減少,整個(gè)細(xì)胞能量產(chǎn)出下降。此負(fù)反饋信號(hào)使細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存的脂質(zhì)進(jìn)行氧化代謝的基因表達(dá)上調(diào),產(chǎn)出乙酰Co A以供三羧酸循環(huán)產(chǎn)能。此負(fù)反饋導(dǎo)致不飽和脂肪酸的合成基因表達(dá)上調(diào),以調(diào)節(jié)細(xì)胞流動(dòng)性;同時(shí)磷脂和鞘脂代謝通路的相關(guān)基因表達(dá)大多上調(diào),合成增多,細(xì)胞膜的組分因此改變,因此細(xì)胞進(jìn)行重構(gòu)進(jìn)入另一種狀態(tài)。與DNA復(fù)制、RNA轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)合成的相關(guān)基因表達(dá)均大部分上調(diào),表明了原基形成時(shí)細(xì)胞正處于增殖旺盛時(shí)期。本研究結(jié)果從分子水平上揭示了金針菇... 

【文章來源】：菌物學(xué)報(bào). 2020,39(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

金針菇材料

在糖類物質(zhì)攝取方面，注釋與糖類物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)的轉(zhuǎn)錄本中有30個(gè)出現(xiàn)了基因的表達(dá)差異，80%的基因處于下調(diào)，說明此時(shí)原基狀態(tài)的金針菇攝取糖分的能力變差。因此也影響糖的初步利用，導(dǎo)致糖酵解途徑前半段的異構(gòu)酶、磷酸化酶基因表達(dá)量下調(diào)。值得注意的是，糖酵解途徑中的果糖-二磷酸醛縮酶（EC:4.1.2.13）基因表達(dá)量上調(diào)，其酶促產(chǎn)物甘油醛-3-磷酸和二羥丙酮磷酸是丙酮酸的前體物質(zhì)。與此同時(shí)，丙酮酸脫羧酶（EC:4.1.1.1）基因表達(dá)下調(diào)以及利用乙酰CoA的檸檬酸合酶（EC:2.3.3.1）基因大幅度上調(diào)，說明丙酮酸的轉(zhuǎn)化趨于三羧酸循環(huán)產(chǎn)能的方向�？赏茰y(cè)由于糖分的攝取降低，碳水化合物代謝的能力下降，細(xì)胞正常生長(zhǎng)需要的能量則需要額外的補(bǔ)充，只能通過加大三羧酸循環(huán)增加產(chǎn)能，而這額外的前體物質(zhì)乙酰CoA則需要從其他途徑中補(bǔ)充。在三羧酸循環(huán)中，有3個(gè)基因的表達(dá)量發(fā)生了變化，但幅度不大，而且都涉及輔酶NADH或FADH2主要產(chǎn)能物質(zhì)的反應(yīng)。金針菇細(xì)胞的增殖與細(xì)胞壁和細(xì)胞質(zhì)的合成息息相關(guān)，其中糖酵解主導(dǎo)細(xì)胞壁的生成。食用菌細(xì)胞壁主要含有幾丁質(zhì)和β-葡聚糖，其他為半纖維素和甘露聚糖等。葡聚糖在食用菌中對(duì)維持細(xì)胞穩(wěn)定（如抗逆性）起著關(guān)鍵作用（Manzi&Pizzoferrato 2000）。我們的研究發(fā)現(xiàn)與幾丁質(zhì)合成酶（EC:2.4.1.16）和幾丁質(zhì)脫乙酰酶（EC:3.5.1.41）注釋的基因多數(shù)呈現(xiàn)差異的均為下調(diào)，可推測(cè)其產(chǎn)物殼聚糖產(chǎn)量下降。在另一方面，雖然與β-葡聚糖合成相關(guān)的酶并無明顯差異，但是生成其重要的前體物UDP-葡萄糖的UTP-1-磷酸葡萄糖尿酰轉(zhuǎn)移酶（EC:2.7.7.9）基因上調(diào)，導(dǎo)致UDP-葡萄糖生成增多，也因此可能導(dǎo)致β-葡聚糖的產(chǎn)量增加。Jayakumar et al.(2011）認(rèn)為真菌細(xì)胞壁的組成是可變的，取決于細(xì)胞的年齡和環(huán)境因素。綜上所述，表明金針菇此時(shí)的細(xì)胞壁組成成分發(fā)生了改變，殼聚糖的比例下降，葡聚糖的比例上升，是形成原基的一個(gè)重要原因。

脂質(zhì)不僅在糖酵解不足的情況下作為后備物質(zhì)功能，而且參與了細(xì)胞膜的形成（Athenaki et al.2018）。細(xì)胞膜的主要成分是磷脂和鞘脂以及真菌中特有的麥角甾醇。在分析甘油磷脂通路的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)與烷�；鵆oA相關(guān)的酶，如磷酸甘油酯O-�；D(zhuǎn)移酶（EC:2.3.1.42）、3-磷酸甘油-O-�；D(zhuǎn)移酶（EC:2.3.1.15）和溶血磷脂酸�；D(zhuǎn)移酶（EC:2.3.1.51）都有小幅度的上調(diào)，為磷脂的合成提供了充足的底物。通過對(duì)整個(gè)甘油磷脂通路基因上下調(diào)分析，可得知雙磷脂酰甘油、磷脂酰絲氨酸和磷脂酰乙醇胺的生成會(huì)增加，但沒有明顯通路表明其他類型的磷脂會(huì)減少。值得注意的是，在甘油脂代謝途徑中發(fā)現(xiàn)，三酰甘油作為能量?jī)?chǔ)備的重要物質(zhì)之一，其對(duì)應(yīng)的合成酶二酰甘油�；D(zhuǎn)移酶（EC:2.3.1.158）的轉(zhuǎn)錄本基因有4倍的下調(diào)，說明此時(shí)原基狀態(tài)的金針菇正處于放能狀態(tài)，也是由于碳源供應(yīng)不足導(dǎo)致減緩儲(chǔ)能，同時(shí)有更多的二酰甘油作用于磷脂的生成，推高細(xì)胞膜在原基狀態(tài)時(shí)的合成速率。在分析鞘磷脂代謝途徑的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)基因上調(diào)的轉(zhuǎn)錄本占整個(gè)途徑有差異的大部分，而且上調(diào)基因中的鞘磷脂磷酸二酯酶（EC:3.1.4.12）和鞘脂4-去飽和酶（EC:1.14.19.17）的生成物是神經(jīng)酰胺。神經(jīng)酰胺在細(xì)胞增殖、程序性細(xì)胞死亡（細(xì)胞凋亡）和細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起重要作用（Slotte 2013）。在對(duì)于產(chǎn)生甾醇的合成途徑分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)角鯊烯合成酶（EC:2.5.1.21）相關(guān)的轉(zhuǎn)錄本有2倍的上調(diào)，其產(chǎn)物角鯊烯是一種鏈狀三萜化合物，開環(huán)的膽固醇具有良好抗氧化活性（趙振東和孫震2004），推測(cè)寒冷的狀態(tài)下會(huì)刺激細(xì)胞中的抗氧化物質(zhì)生成以更好地保護(hù)細(xì)胞。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3578773