2018-01-04
文獻簡介
靈芝是一種屬于靈芝科的白腐真菌，是多孢菌屬。靈芝作為中藥的使用而聞名古今，在中國、韓國、日本都有廣泛的種植。微生物直接暴露于各類環境中產生對環境的應激反應是不可避免的。尤其是熱脅迫常被報道影響微生物的生理過程和生長。近年來，全球溫室效應引起全球變暖現象對靈芝的生長和發育造成了負面影響。
據研究，一氧化氮增強真菌耐熱性起著重要的作用。本文采用了RNA-seq技術來生成大范圍的轉錄組數據，將靈芝的菌絲體暴露在外界不同溫度下，做熱脅迫實驗。結果表明：熱休克蛋白（HSPs）、應激誘導蛋白以及在氨基酸氧化酶活性和氧化還原酶活性中所含的非生物質，均可在靈芝菌絲中得到明顯的調節。在增強靈芝對高溫的耐受中，有明顯的可調節HSP、單氧酶、酒精脫氫酶和結合域內包含的蛋白質的作用。這些結果證明了對靈芝轉錄組測序的意義，以及在基因表達水平上一氧化氮提高對真菌的耐熱力的機制。
實驗材料：G. oregonenseSLZ72由中美科研者在中國西南地區培育，本文做4組實驗，對照組28℃，高溫組32 ℃，高溫組32 ℃和不同濃度SNP，高溫組32 ℃和一氧化氮抑制劑。
平臺：Illumina HiSeq? 2000
委托單位：上海派森諾生物科技股份有限公司
研究結果
1、SNP對鮮菌絲生物量的影響
圖1 不同度對靈芝的鮮菌絲生物量（g）的影響
由圖1可知，在不同溫度對靈芝的鮮菌絲生物量（g）的影響。溫度在28℃時產量可達到33.04±1.29g，而溫度在24℃和34℃都不是促進鮮菌絲生物量的最佳溫度。
2、對靈芝的轉錄組測序并進行從頭組裝
從圖2可知，在熱脅迫反應中，不同濃度的SNP對靈芝鮮菌絲生物量的影響進行了研究。共做了7個實驗組，第一組對照組為28℃時靈芝菌絲，第二組為32℃時靈芝菌絲的脅迫反應，第三組為32℃、SNP的濃度為50μM時靈芝菌絲的脅迫反應，第四組為32℃、SNP的濃度為100μM時靈芝菌絲的脅迫反應，第五組為32℃、SNP的濃度為200μM時靈芝菌絲的脅迫反應，第六組為32℃、SNP的濃度為300μM時靈芝菌絲的脅迫反應，第七組為32℃、SNP的濃度為150μM的Fe(CN)6不釋放一氧化氮時靈芝菌絲的脅迫反應。當靈芝菌絲在32℃、SNP的濃度為100μM時鮮菌絲生物量最高達32.75±2.13g。
圖2 SNP對靈芝鮮菌絲生物量熱應激反應的影響
3、靈芝菌絲的功能分類及特征
由圖3通過GO程序對基因進行功能分類可知，在生物功能中新陳代謝功能和細胞功能所占比例最高，非別是10.31%和10.22%。在細胞組成功能中，細胞及細胞組成部分所占比例最多，分別是8048%和8044%。在分子功能中，催化活性功能和結合功能所占比例最高，非別是10.96%和8.84%。
圖3 靈芝轉錄組的GO分類圖
為了進一步闡明靈芝菌絲的生物學功能和基因相互作用，所有58550個帶注釋的unigenes被映射到KEGG數據庫中的生物通路中。由圖4可知，KEGG分類的直方圖。縱軸上的字母代表不同的KEGG類別，費別為新陳代謝、遺傳信息處理、環境信息處理、細胞過程和組織系統。大約2870個帶注釋的unigenes在KEGG數據庫中與31個KEGG通路有顯著的匹配。1189個unigenes在新成代謝通路中，192個unigenes在碳水化合物代謝通路中，175個unigenes在氨基酸代謝通路中等。KEGG通路注釋提供了一種價值的資源，可以用于研究靈芝菌絲在熱應激反應中的特定過程、功能和途徑。
圖4 KEGG直方圖
4、熱脅迫后差異基因的表達
該文研究了調控真菌耐受性的無誘導基因表達譜。由圖5可知，利用系統圖對不同樣品進行熱圖和聚類分析。從綠色到紅色，基因表達水平增加。每個unigene的表達水平均使用RPKM算法計算。在CK和HT中表達的56771個基因中，484個基因在CK和HT中有顯著差異，其中197個基因在HT中上調。其中HT的上調基因中，HSP基因占比例最大。
圖5 用完整連鎖法分析不同樣品間的熱圖和聚類分析
綜上所述，以上結果證明了靈芝菌絲在高溫脅迫條件下不利于生物量產生。而當生長環境中含有一氧化氮時，鮮菌絲的生長量增加，這一研究證明了一氧化氮對靈芝鮮菌絲在熱脅迫環境中有抗性。
參考文獻：
1. Zhou, L. W. et al. Global diversity of the Ganodermalucidum complex (Ganodermataceae, Polyporales) inferred from morphologyAndmultilocusphylogeny. 2016-03-01 114, 7–15, https://doi.org/10.1016/j.phytochem.2014.09.023 (2015).
2. Chiu, H. F. et al. Triterpenoids and polysaccharide peptides-enriched Ganodermalucidum: a randomized, double-blind placebocontrolled
crossover study of its antioxidation and hepatoprotective efficacy in healthy volunteers. Pharmaceutical biology 55,1041–1046, https://doi.org/10.1080/13880209.2017.1288750 (2017).
3. Kohno, T. et al. Tubulin polymerization-stimulating activity of Ganoderma triterpenoids. Journal of natural medicines 71, 457–462,
https://doi.org/10.1007/s11418-017-1072-y (2017).
4. Pu, D. B. et al. Highly oxygenated lanostane-type triterpenoids and their bioactivity from the fruiting body of Ganodermagibbosum.
Fitoterapia119, 1–7, https://doi.org/10.1016/j.fitote.2017.03.007 (2017).
5. Smina, T. P., Nitha, B., Devasagayam, T. P. &Janardhanan, K. K. Ganodermalucidum total triterpenes induce apoptosis in MCF-7
cells and attenuate DMBA induced mammary and skin carcinomas in experimental animals. Mutation research 813, 45–51, https://doi.org/10.1016/j.mrgentox.2016.11.010 (2017).
