近日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院/農(nóng)業(yè)微生物資源發(fā)掘與利用全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用真菌團(tuán)隊(duì)在Journal of Agricultural and Food Chemistry（中科院1區(qū)TOP期刊，IF：5.7）在線發(fā)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(gòu)建了大球蓋菇核心種質(zhì)資源庫(kù)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)比較了大球蓋菇核心種質(zhì)的木質(zhì)纖維素酶活性，結(jié)合轉(zhuǎn)錄組測(cè)序與基因差異表達(dá)分析，探究了不同大球蓋菇菌株對(duì)水稻秸稈降解能力差異的分子機(jī)制。該研究對(duì)提高大球蓋菇生產(chǎn)效率，促進(jìn)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(chǎn)的數(shù)量巨大，達(dá)到8-10億噸，其管理和可持續(xù)利用面臨著重大挑戰(zhàn)。水稻秸稈中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素緊密嵌合，形成了抗微生物降解屏障，木質(zhì)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(jìn)稻稈木質(zhì)纖維素的降解，是一種有效處理水稻秸稈的農(nóng)作模式。然而不同大球蓋菇菌株的木質(zhì)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(jī)制不清晰。

該團(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)收集到42個(gè)大球蓋菇菌株，利用ISSR（Inter-Simple Sequence Repeat）標(biāo)記分析其遺傳多樣性，并構(gòu)建了大球蓋菇核心種質(zhì)資源庫(kù)，包含14株核心菌株。接種于稻稈培養(yǎng)基后，系統(tǒng)比較了大球蓋菇核心菌株的菌絲生長(zhǎng)速度，漆酶、羧甲基纖維素酶、濾紙酶、木聚糖酶和過(guò)氧化物酶等胞外酶活性，以及稻稈木質(zhì)素與纖維素的降解率，篩選出強(qiáng)降解能力的SA44菌株和弱強(qiáng)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(jìn)一步對(duì)SA44和SA07在稻稈培養(yǎng)基中生長(zhǎng)7 d、14 d和21 d三個(gè)時(shí)間段的樣本進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序。基因表達(dá)分析表明編碼漆酶、錳過(guò)氧化物酶等木質(zhì)素修飾（Lignin modifying enzymes，LMEs），葡萄糖氧化酶和乙二醛氧化酶等木質(zhì)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(dá)，導(dǎo)致其木質(zhì)纖維素水解酶活性的差異，進(jìn)而導(dǎo)致其木質(zhì)纖維素降解能力的差異。

本研究獲得了湖北省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和湖北省食用菌產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目的資助。肖揚(yáng)教授為論文的通訊作者。

文章鏈接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.4c05965 

大球蓋菇菌株對(duì)水稻秸稈降解能力差異的分子機(jī)制模型