8月24日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院邊銀丙教授領(lǐng)銜的應(yīng)用真菌團(tuán)隊(duì)在國際學(xué)術(shù)期刊Journal of Hazardous Materials上在線發(fā)表了題為“Molecular mechanism underlying cadmium tolerance differentiation in Lentinula edodes as revealed by mRNA and milRNA analyses”的研究論文。
該研究使用mRNA和milRNA聯(lián)合分析的方法解析了香菇鎘耐受性分化的分子機(jī)制，并驗(yàn)證了α淀粉酶基因LeAmy在增強(qiáng)香菇鎘耐受性中的作用，為選育適宜于重金屬修復(fù)的香菇優(yōu)良品種奠定了重要的理論基礎(chǔ)，這也是milRNA調(diào)控大型真菌鎘耐受性的首次報道。
生物重金屬耐受能力和生物修復(fù)能力具有重要的研究價值，香菇不同菌株間鎘耐受能力存在顯著差異。香菇對重金屬鎘耐受性分化研究對耐基質(zhì)鎘污染的優(yōu)良品種選育，以及利用香菇菌渣進(jìn)行環(huán)境鎘污染修復(fù)，都具有重要的科學(xué)意義。研究團(tuán)隊(duì)通過mRNA和milRNA聯(lián)合分析揭示了香菇鎘耐受性分化的分子機(jī)制，細(xì)胞壁重塑、轉(zhuǎn)運(yùn)、重金屬鰲合、脂質(zhì)和碳水化合物代謝、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、氧化還原穩(wěn)態(tài)、蛋白水解、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、DNA修復(fù)和細(xì)胞周期相關(guān)的基因及milRNA的差異表達(dá)調(diào)控導(dǎo)致了菌株間的鎘耐受性分化，進(jìn)一步建立了香菇鎘耐受性分化的分子機(jī)制模型。
研究團(tuán)隊(duì)還通過遺傳轉(zhuǎn)化驗(yàn)證了重要候選基因LeAmy的生物學(xué)功能。過表達(dá)LeAmy基因，鎘敏感菌株YS45的鎘耐受能力顯著提升，且在鎘處理?xiàng)l件下產(chǎn)生的蛋白聚集體明顯減少，而脂滴數(shù)量增加。結(jié)果表明LeAmy基因可增強(qiáng)香菇鎘耐受能力，碳水化合物及脂質(zhì)代謝、蛋白水解等生物學(xué)過程可影響香菇鎘耐受能力。
博士生沈楠和碩士生徐晨杰為論文共同第一作者，肖揚(yáng)副教授為通訊作者。相關(guān)研究獲得了國家自然科學(xué)基金、國家食用菌產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系和湖北省食用菌產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系等項(xiàng)目的資助。通訊作者肖揚(yáng)副教授一直從事香菇等食用菌的遺傳研究，近年來在Journal of Hazardous Materials，Journal of Advanced Research，Computational and Structural Biotechnology Journal，Journal of Fungi，Scientia Horticulturae 等學(xué)術(shù)期刊發(fā)表了一系列研究成果。
【英文摘要】
Lentinula edodes is an important candidate for heavy metal mycoremediation. This study explored the molecular mechanism of cadmium （Cd） tolerance differentiation of L. edodes through comparative mRNA and milRNA analyses of two strains, YS45 （Cd sensitive） and YS119 （Cd tolerant）。 Results showed the emergence of more possible protein aggregates in YS45 than in YS119 under Cd stress. The number of differentially expressed genes （DEGs） and milRNAs （DEMs） was identified as 2,036 and 370 as well as five and three in YS45 and YS119, respectively. Comparison of DEGs and DEMs between the two strains revealed that genes and milRNAs involved in cell wall remodeling, transport, heavy metal chelation, lipid and carbohydrate metabolism, transcription regulation, redox homeostasis, proteolysis, signaling, DNA repair, cell cycle, may play important roles in Cd stress response, and their different expression patterns, especially those associated with proteolysis and carbohydrate metabolism, might lead to Cd tolerance differentiation between the two strains. The function of the α-amylase gene LeAmy in enhancing Cd tolerance in L. edodes was further verified by overexpression. This study has shed light on the molecular mechanism of Cd tolerance differentiation in L. edodes, and laid a foundation for breeding elite strains for heavy metal mycoremediation.
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S030438942201634X
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