2024年7月，青島農(nóng)業(yè)大學(xué)山東省應(yīng)用真菌重點實驗室食用菌精準育種團隊在食用菌綠色生產(chǎn)研究領(lǐng)域獲新進展，相關(guān)成果以“Transformation of Antibiotics to Non-toxic and Non-bactericidal Products by Laccases Ensure the Safety of Stropharia rugosoannulata”為題，發(fā)表在環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)知名期刊Journal of Hazardous Materials（中科院1區(qū)，IF=12.2004）。

抗生素污染等環(huán)境污染引起的食品安全問題，一直是食用菌生產(chǎn)安全的潛在威脅，但這一領(lǐng)域的研究卻相當匱乏。草腐菌主要以含有大量抗生素污染的畜禽糞便與秸稈堆肥產(chǎn)生的發(fā)酵料為原材料，采用覆土模式進行出菇。因此發(fā)酵料、土壤和水體中的抗生素殘留會直接接觸草腐菌菌絲影響菌絲生長，環(huán)境中的耐藥菌也會對蘑菇產(chǎn)品造成潛在危害。

大球蓋菇（Stropharia rugosoannulata）是世界上繼雙孢蘑菇和草菇之后的第三種主要草腐菌。郭立忠教授團隊在全球首次發(fā)布了大球蓋菇高質(zhì)量基因組圖譜（J Fungi 2022, 8:99），在此基礎(chǔ)上，本研究中團隊圍繞“抗生素是否會對大球蓋菇的食品安全產(chǎn)生影響”這一科學(xué)問題開展研究。

研究表明，當大球蓋菇菌絲暴露于環(huán)境濃度的四環(huán)素下，大球蓋菇菌絲的生長并不會受到四環(huán)素的影響。大球蓋菇菌絲能夠降解四環(huán)素，從而消除四環(huán)素對于菌絲的抑制作用。除四環(huán)素外，大球蓋菇還能夠降解其他四環(huán)素類、磺胺類和喹諾酮類的抗生素。進一步分析表明，大球蓋菇主要通過分泌胞外酶來進行抗生素降解，通過對分泌組學(xué)的分析，從大球蓋菇上清中篩選到兩個漆酶SrLAC1和SrLAC9可能與抗生素的降解有關(guān)。進一步，利用畢赤酵母GS115對這兩個漆酶進行了異源表達并進行了純化。SrLAC1和SrLAC9可以降解包括四環(huán)素在內(nèi)的多種抗生素，對于不同抗生素的降解效率按照順序分別為四環(huán)素類>磺胺類>喹諾酮類，木質(zhì)素降解中間代謝產(chǎn)物丁香酸可以作為mediator促進抗生素降解。分別利用降解前的抗生素和降解后的抗生素培養(yǎng)抗生素敏感菌株和耐藥菌株，發(fā)現(xiàn)降解后抗生素不能夠為耐藥菌株提供生長優(yōu)勢，因此這就避免了耐藥菌的擴散。

本研究采集了來自于七個省份的大球蓋菇，提取子實體基因組之后，對50種常見的耐藥基因進行了檢測，在所有的樣本中均未檢測出耐藥基因。本研究表明大球蓋菇可以通過基質(zhì)降解酶來分解環(huán)境中的抗生素，從而減少耐藥細菌（ARBs）和耐藥基因（ARGs）的傳播，從而確保大球蓋菇其作為健康食品的安全性，保證了食用菌的綠色生產(chǎn)過程。

本研究是首次全面系統(tǒng)的闡明了抗生素與草腐菌食品安全之間的關(guān)聯(lián)，以及首次解析了大球蓋菇分泌蛋白降解抗生素的分子機理，為食用菌的綠色生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。本項工作，青島農(nóng)業(yè)大學(xué)為第一通訊單位，青島農(nóng)業(yè)大學(xué)與中國海洋大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生趙書雪為論文第一作者，該研究得到中國海洋大學(xué)白潔教授的幫助，生命科學(xué)學(xué)院于浩副教授為通訊作者。該研究得到了山東省產(chǎn)業(yè)體系、山東省重點研發(fā)計劃的共同資助。