沙雷氏菌群体感应系统促进斑玉蕈生长发育机制研究

Hypsizygus marmoreus is one of the important species of edible fungi for the industrialization of production in China. The differentiation, development and regulation of fruiting body by environmental factors are an important theory and production problem of industry development. The symbiotic bacteria play an important role in the differentiation and development of H. marmoreus. Some former research found the N-acyl-homoserine-lactone (AHL)-mediated QS system of Serratia sp. can promote the morphological development of H. marmoreus. For the first time from QS system and H. marmoreus interaction perspective, the key function of QS system on morphological development of H. marmoreus will be explicated by analysis the key function and the key functional period for growth and development of H. marmoreus by the QS system. The QS signaling molecules will be separated and identification by compounds group separation and QS research model. The response mechanism of H. marmoreus to bacterial QS will be analyzed with metabonomics method and the preferentially expressed genes regulated by AHLs will be investigated by using the transcriptomics sequencing technology in order to elucidate the mechanism of the growth and development of H. marmoreus by the regulation of QS system. This study will lay a theoretical foundation for researching growth and development mechanism and regulation. The results will provide an important theoretical basis for increasing yield and quality and reducing production cost and making innovations for cultivation method of H. marmoreus.

斑玉蕈是我国工业化生产的重要食用真菌之一，周围环境因子对斑玉蕈子实体分化发育及其调控是产业发展的重要理论问题，而与其共生的细菌对斑玉蕈分化发育具有重要调控作用。本研究在已证实沙雷氏菌通过N-酰化高丝氨酸内酯（AHLs）介导的群体感应（Quorum sensing, QS）系统促进斑玉蕈子实体形成的基础上，拟通过分析沙雷氏菌QS系统对斑玉蕈生长发育的关键作用及其关键作用阶段，并利用化合物群分离法及QS研究模型解析调控斑玉蕈生长发育的AHLs结构，深入了解与斑玉蕈互作的QS系统信号分子的特点；运用转录组测序技术确定QS调控的特异表达基因并采用实时荧光定量PCR验证，采用代谢组学分析QS调控的代谢途径，首次从细菌QS系统与斑玉蕈互作的角度阐明生物因素调控斑玉蕈生长与子实体形成的作用机制。研究结果为斑玉蕈生长发育机理与调控研究奠定基础，为降低斑玉蕈生产成本，提供高效、创新栽培措施提供重要理论依据。

斑玉蕈是我国工业化生产的重要食用真菌之一，周围环境因子对斑玉蕈子实体分化发育及其调控是产业发展的重要理论问题，而与其共生的细菌对斑玉蕈分化发育具有重要调控作用。本研究通过分析沙雷氏菌QS系统对斑玉蕈生长发育的关键作用及其关键作用阶段，气味沙雷氏菌HZSO-1具有群体感应现象且能够分泌C6-HSL类型的信号分子，低浓度信号分子通过促进锰过氧化物酶、纤维素酶、木聚糖酶的分泌，促进子实体的形成，提高产量，而敲除菌株发酵液及无菌发酵液对斑玉蕈的生长发育无明显影响，说明菌HZSO-1群体感应信号分子在促斑玉蕈生长发育作用中起着关键作用。利用化合物群分离法及QS研究模型解析调控斑玉蕈生长发育的AHLs结构，确定该类信号分子属于二酮哌嗪类化合物，分别为环脯氨酸-苯丙氨酸，环脯氨酸-酪氨酸，环脯氨酸-缬氨酸，环脯氨酸-亮氨酸，环酪氨酸-亮氨酸和环酪氨酸-异亮氨酸；转录组测序实验分析结果说明HZSO-1对斑玉蕈生长发育影响在分子水平主要作用于促进分解基质相关木质素降解酶基因和调控氧化代谢基因的表达；代谢组学分析QS信号分子的添加对斑玉蕈菌丝在代谢途径上的差异变化主要集中于氨基酸类物质、碳水化合物代谢通路上。 首次从细菌QS系统与斑玉蕈互作的角度阐明生物因素调控斑玉蕈生长与子实体形成的作用机制。研究结果为斑玉蕈及其其它食用菌生长发育机理与调控研究奠定基础，为降低斑玉蕈生产成本，提供高效、创新栽培措施提供重要理论依据。