上海農科院張勁松研究員團隊：研究揭示靈芝栽培過程中基質降解與多糖和三萜合成間的代謝關聯

近日，上海市農業科學院食用菌研究所張勁松研究員領銜的加工技術與發酵工程研究團隊的周帥副研究員開展聯合研究，揭示了靈芝栽培過程中基質降解與多糖和三萜合成之間的代謝關聯，闡明提高靈芝三萜代謝的方式不僅限于增強三萜代謝途徑的酶基因表達，還可以通過增加上游基質降解和糖類代謝，提高前體供給來提高靈芝多糖和三萜的量。該研究為進一步通過栽培定向提高靈芝中三萜的含量提供了新的理論依據，也為相關分子輔助育種提供了目標基因。相關研究成果在線發表在微生物權威期刊雜志《Applied and Environmental Microbiology》上。

       為了更深入了解靈芝中多糖和三萜類成分的生物合成途徑，分析靈芝栽培過程中基質降解與多糖和三萜合成之間的代謝關聯性，該研究通過高效陰離子色譜、高效排阻色譜和高效液相色譜等方法對靈芝栽培周期中5個不同生長階段的基質中木質纖維素變化和子實體中糖類及三萜類成分變化進行檢測分析，發現靈芝中多糖和中等極性三萜在子實體發育初期達到含量峰值，弱極性三萜在發育后期達到含量峰值。通過皮爾遜相關分析后，發現子實體中弱極性三萜的成分變化與葡萄糖和甘露醇的含量變化相關，中等極性三萜的成分變化與基質中木質纖維素以及子實體中葡萄糖、海藻糖的含量變化相關。

該研究針對存在關聯的活性成分從靈芝G0119的基因組中挑選出木質素酶32個，纖維素酶36個，半纖維素酶32個，糖分解代謝酶基因58個，糖類合成代謝酶55個、三萜合成代謝酶19個以及可能參與到三萜下游代謝的CYP酶167個，對這些酶基因在這5個階段的菌絲體或子實體的表達變化進行轉錄組分析，對各代謝成分與相對應的轉錄組進行加權共表達網絡分析，結果表明海藻糖與糖醇的含量變化與糖代謝和多糖合成酶的表達相關，三萜類成分變化與糖類分解代謝酶、漆酶、纖維素酶、半纖維素酶和多糖合成酶的表達相關聯。

該研究發現，在靈芝栽培過程中多糖、三萜的代謝變化規律為在子實體發育初期，纖維素和半纖維素降解產物參與到糖醇、海藻糖和多糖的合成中，使得這些糖類成分含量上升，基質降解和糖類合成代謝的增強促進了中等極性三萜的合成，至子實體發育后期，大量孢子形成帶來的碳源需求提升使得前期積累的糖類成分含量下降，木質纖維素酶表達再次提高，基質降解和糖類分解代謝的增強促進了弱極性三萜的合成。

       該研究得到了上海市農業農村委、上海市科委和農科院卓越團隊項目等資助。此外，華中科技大學生命學院也共同參與了本研究。