FSHW | 珍稀食药用菌花脸香蘑原基分化与子实体生长发育调控

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文章简介

野生花脸香蘑是一种珍稀食药用菌，经人工驯化，获得了一株营养丰富、风味良好、铁含量高的优良菌株，并首次实现了其大规模栽培，产量可观，具有极大潜质成为像平菇、香菇等餐桌上常见的蘑菇食品。本研究收集了花脸香蘑从菌丝到成熟子实体生长过程中的6组样品并利用无标记LC-MS/MS技术检测了各样品的总蛋白（图1），通过比较蛋白质组学分析，揭示了该驯化菌株在早期子实体形成过程中原基分化的 调控蛋白表达谱的整体变化， 解析了该调控过程。本研究进一步比较了小子实体和中号可采收子实体的菌柄和菌盖中调控蛋白表达谱的变化，揭示了子实体菌柄和菌盖的不同发育调控模式。

GO和KEGG分析并注释了DEPs的功能（图2；图3），根据蛋白之间的共表达关系建立差异蛋白的相互作用网络（图4）。研究发现原基分化前主要受线粒体功能相关蛋白和调节体内二氧化碳浓度蛋白的影响，原基形成后早期分化主要受与细胞组分生成、细胞增殖、氮化合物代谢、核苷酸代谢、谷胱甘肽代谢和嘌呤代谢相关的蛋白调控。文章还揭示了菌柄和菌盖的不同发育调控模式，调节菌盖生长发育的蛋白主要与转录、RNA剪接和各种细胞器，尤其线粒体膜成分，生成相关，调控菌盖成熟的蛋白主要与DNA构象变化、核小体组织、蛋白质加工、成熟和运输、细胞解毒等过程相关；调节菌柄生长发育的蛋白主要与碳水化合物代谢和能量代谢过程相关，当大量的细胞质部分被废弃，且与营养剥夺和外界刺激相关的蛋白高表达时预示着菌柄的成熟。

本研究列出了花脸香蘑原基分化与生长发育过程中的关键调控蛋白，为拓宽食用菌新兴品种的发展路径提供可靠参考，有助于进一步实现花脸香蘑的推广和生产。

第一作者

杨秀青，博士，讲师，硕士生导师，毕业于中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所，目前在青岛农业大学生命科学学院“食用菌精准育种实验室”工作。主要从事（1）食用菌遗传育种研究；（2）食用菌系统生物学研究；（3）基于质谱的组学技术研究。主持国家自然科学基金、山东省自然科学基金项目。以第一作者在《Food science and human wellness》、《mBio》、《Journal of fungi》、《Frontiers in Microbiology》等杂志上发表SCI论文5篇。

通信作者

于浩，博士，副教授，硕士生导师，毕业于上海交通大学微生物代谢国家重点实验，目前在青岛农业大学生命科学学院“食用菌精准育种实验室”工作。主要从事（1）食用菌遗传育种研究；（2）食用菌系统生物学研究；（3）基于质谱的组学技术研究。主持国家自然基金面上项目、国家自然基金青年项目、山东省自然基金、山东省良种工程、青岛市东协作项目等多个科研项目。发表论文54篇，其中在《Journal of Biological Chemistry》、《Applied and Environmental Microbiology》《Frontiers in Microbiology》、《International Journal of Biological Macromolecules》等杂志上发表英文SCI论文41篇。

Comparative proteomics analysis reveals the domesticated Lepista sordida primordium differentiation regulation mechanism and the subsequent different development patterns in the pileus and stipe

Xiuqing Yanga, Meijie Liua, Yanjiao Zhanga, Lizhong Guoa, Junqi Wanga, Sizhu Lia, Yan Zhangb, Xiaobo Lic, Lili Xua,*, Hao Yua,*

a Shandong Provincial Key Laboratory of Applied Mycology, School of Life Sciences, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China

b Shandong Agricultural Technology Extending Station, Jinan 250100, China

c Shandong Mushroom Industrial Technology Innovation Research Institute, Jining 273500, China

*Corresponding author.

Abstract

The wild Lepista sordida is a kind of precious and rare edible fungus. An excellent strain of it by artificial domestication was obtained, which was high-yield and high in iron content. In this study, high-throughput comparative proteomics was used to reveal the regulatory mechanism of its primordium differentiation in the early fruiting body formation. The mycelium before the primordium differentiation mainly expressed high levels of mitochondrial functional proteins and carbon dioxide concentration regulatory proteins. In young mushrooms, the highly expressed proteins were mainly involved in cell component generation, cell proliferation, nitrogen compound metabolism, nucleotide metabolism, glutathione metabolism, and purine metabolism. The differential regulation patterns of pileus and stipe growth to maturity were also revealed. The highly expressed proteins related to transcription, RNA splicing, the production of various organelles, DNA conformational change, nucleosome organization, protein processing, maturation and transport, and cell detoxification regulated the pileus development and maturity. The proteins related to carbohydrate and energy metabolism, large amounts of obsolete cytoplasmic parts, nutrient deprivation, and external stimuli regulated the stipe development and maturity. Multiple CAZymes regulated nutrient absorption, morphogenesis, spore production, stress response, and other life activities at different growth and development stages.

Reference:

YANG X Q, LIU M J, ZHANG Y J, et al. Comparative proteomics analysis reveals the domesticated Lepista sordida primordium differentiation regulation mechanism and the subsequent different development patterns in the pileus and stipe[J]. Food Science and Human Wellness, 2024, 13(5): 3066-3082. DOI:10.26599/FSHW.2023.9250051.

本文编译内容由作者提供

编辑：梁安琪；责任编辑：孙勇

封面图片来源：图虫创意

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