廣東省科學(xué)院微生物研究所研究員鄧旺秋團(tuán)隊(duì)在國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助下，從多組學(xué)角度揭示了巨大靈芝適應(yīng)高溫和降解木質(zhì)纖維素的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。相關(guān)成果近日發(fā)表于《食品生物科學(xué)》（Food Bioscience）。
我國靈芝科真菌資源豐富，藥用與生態(tài)價(jià)值兼具，研究備受關(guān)注。巨大靈芝Ganoderma colossus(Fr.) C.F. Baker是靈芝科獨(dú)特成員，主要分布于熱帶和亞熱帶地區(qū)。其子實(shí)體淡草黃色或奶油黃色，質(zhì)地偏軟，擔(dān)孢子大（長達(dá)20微米），具球形厚垣孢子。文獻(xiàn)記載，巨大靈芝子實(shí)體含33種高度修飾的三萜化合物，與其他靈芝屬三萜結(jié)構(gòu)差異明顯，有抗瘧、抗結(jié)核、抗肺癌等多種藥用功效。多數(shù)大型真菌菌絲生長最適溫度在30℃以下，而巨大靈芝菌絲體耐高溫能力強(qiáng)，可在45℃正常生長，但相關(guān)耐高溫基因此前未被報(bào)道。
該研究團(tuán)隊(duì)對從南海島嶼采集的巨大靈芝菌株進(jìn)行基因組測序，組裝成20個contigs，基因組大小49.13 Mb，含13063個蛋白編碼基因。溫度測試發(fā)現(xiàn)，其菌絲體適宜生長溫度范圍為30℃-45℃，40℃時生長速度大于12 mm/d，50℃高溫下仍能緩慢生長。轉(zhuǎn)錄組測序分析顯示，與30℃相比，45℃條件下菌絲體中蛋白修飾基因、脅迫響應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子、解毒和代謝相關(guān)基因CYP450及編碼CAZYmes的基因顯著上調(diào)表達(dá)，HSP20和氧化磷酸化相關(guān)基因顯著下調(diào)。
用稻草和木屑培養(yǎng)巨大靈芝，掃描電子顯微鏡結(jié)果顯示，培養(yǎng)3天后稻草被完全降解，木屑被部分降解。不同培養(yǎng)基質(zhì)轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)顯示，與PDA相比，在稻草和木屑培養(yǎng)基上，菌絲體中編碼CAZYmes和CYP450的基因及特異轉(zhuǎn)錄因子上調(diào)，表現(xiàn)出纖維素和半纖維素降解偏好性。不同溫度和基質(zhì)條件下菌絲體轉(zhuǎn)錄組關(guān)聯(lián)分析表明，74個差異表達(dá)基因與高溫適應(yīng)和木質(zhì)纖維素降解相關(guān)，包括CAZYmes和CYP450編碼基因及Zn2C6等轉(zhuǎn)錄因子。
基于此，該研究提出巨大靈芝高溫適應(yīng)和木質(zhì)纖維素降解新調(diào)控模式：Zn2-C6等轉(zhuǎn)錄因子激活CAZYmes和CYP450編碼基因表達(dá)，增強(qiáng)其耐熱性和木質(zhì)纖維素底物利用能力。此外，研究發(fā)現(xiàn)巨大靈芝在PDA培養(yǎng)基上產(chǎn)生更豐富的三萜類化合物，角鯊烯單加氧酶基因和CYP450編碼基因是其三萜類化合物生物合成的關(guān)鍵調(diào)控候選基因。
論文第一作者、廣東省科學(xué)院微生物研究所副研究員王剛正表示，該研究結(jié)果表明，巨大靈芝是研究食藥真菌高溫適應(yīng)和木質(zhì)纖維素降解分子機(jī)制的理想材料，為靈芝類優(yōu)質(zhì)品種的選育提供了新材料和新思路。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.fbio.2025.107360
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