近日，上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院食用菌研究所張勁松研究員領(lǐng)銜的加工技術(shù)與發(fā)酵工程研究團(tuán)隊(duì)的周帥副研究員開展聯(lián)合研究，揭示了靈芝栽培過程中基質(zhì)降解與多糖和三萜合成之間的代謝關(guān)聯(lián)，闡明提高靈芝三萜代謝的方式不僅限于增強(qiáng)三萜代謝途徑的酶基因表達(dá)，還可以通過增加上游基質(zhì)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(jìn)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(jù)，也為相關(guān)分子輔助育種提供了目標(biāo)基因。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在微生物權(quán)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(zhì)降解與多糖和三萜合成之間的代謝關(guān)聯(lián)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(zhì)中木質(zhì)纖維素變化和子實(shí)體中糖類及三萜類成分變化進(jìn)行檢測分析，發(fā)現(xiàn)靈芝中多糖和中等極性三萜在子實(shí)體發(fā)育初期達(dá)到含量峰值，弱極性三萜在發(fā)育后期達(dá)到含量峰值。通過皮爾遜相關(guān)分析后，發(fā)現(xiàn)子實(shí)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(guān)，中等極性三萜的成分變化與基質(zhì)中木質(zhì)纖維素以及子實(shí)體中葡萄糖、海藻糖的含量變化相關(guān)。

該研究針對存在關(guān)聯(lián)的活性成分從靈芝G0119的基因組中挑選出木質(zhì)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(shí)體的表達(dá)變化進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析，對各代謝成分與相對應(yīng)的轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行加權(quán)共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析，結(jié)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(dá)相關(guān)，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(dá)相關(guān)聯(lián)。

該研究發(fā)現(xiàn)，在靈芝栽培過程中多糖、三萜的代謝變化規(guī)律為在子實(shí)體發(fā)育初期，纖維素和半纖維素降解產(chǎn)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(zhì)降解和糖類合成代謝的增強(qiáng)促進(jìn)了中等極性三萜的合成，至子實(shí)體發(fā)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(zhì)纖維素酶表達(dá)再次提高，基質(zhì)降解和糖類分解代謝的增強(qiáng)促進(jìn)了弱極性三萜的合成。

       該研究得到了上海市農(nóng)業(yè)農(nóng)村委、上海市科委和農(nóng)科院卓越團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目等資助。此外，華中科技大學(xué)生命學(xué)院也共同參與了本研究。