近日，華中農業大學植物科學技術學院/農業微生物資源發掘與利用全國重點實驗室應用真菌團隊在Journal of Agricultural and Food Chemistry（中科院1區TOP期刊，IF：5.7）在線發表了題為“Molecular Profiling of Rice Straw Degradability Discrepancy in Stropharia rugosoannulata Core Germplasm”的研究論文。該研究在構建了大球蓋菇核心種質資源庫的基礎上，系統比較了大球蓋菇核心種質的木質纖維素酶活性，結合轉錄組測序與基因差異表達分析，探究了不同大球蓋菇菌株對水稻秸稈降解能力差異的分子機制。該研究對提高大球蓋菇生產效率，促進水稻秸稈的資源化利用具有重要意義。
水稻秸稈是自然界中豐富的可再生資源，全球每年生產的數量巨大，達到8-10億噸，其管理和可持續利用面臨著重大挑戰。水稻秸稈中纖維素、半纖維素和木質素緊密嵌合，形成了抗微生物降解屏障，木質纖維素的不充分降解影響了秸稈直接還田的效果。研究表明以大球蓋菇為代表的稻菇輪作能促進稻稈木質纖維素的降解，是一種有效處理水稻秸稈的農作模式。然而不同大球蓋菇菌株的木質纖維素降解能力存在較大差異和特異性，但造成此降解能力差異性的分子機制不清晰。
該團隊在國內收集到42個大球蓋菇菌株，利用ISSR（Inter-Simple Sequence Repeat）標記分析其遺傳多樣性，并構建了大球蓋菇核心種質資源庫，包含14株核心菌株。接種于稻稈培養基后，系統比較了大球蓋菇核心菌株的菌絲生長速度，漆酶、羧甲基纖維素酶、濾紙酶、木聚糖酶和過氧化物酶等胞外酶活性，以及稻稈木質素與纖維素的降解率，篩選出強降解能力的SA44菌株和弱強降解能力的SA07菌株。SA44和SA07的漆酶活性相差10倍，參與纖維素和半纖維素水解的胞外酶活性相差1.5倍。進一步對SA44和SA07在稻稈培養基中生長7 d、14 d和21 d三個時間段的樣本進行轉錄組測序?；虮磉_分析表明編碼漆酶、錳過氧化物酶等木質素修飾（Lignin modifying enzymes，LMEs），葡萄糖氧化酶和乙二醛氧化酶等木質素降解輔助酶（Lignin degrading auxiliary enzymes，LDAs），糖苷水解酶和解毒蛋白的基因在SA44和SA07間存在差異表達，導致其木質纖維素水解酶活性的差異，進而導致其木質纖維素降解能力的差異。
本研究獲得了湖北省重點研發計劃和湖北省食用菌產業技術體系項目的資助。肖揚教授為論文的通訊作者。
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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.4c05965
大球蓋菇菌株對水稻秸稈降解能力差異的分子機制模型
