药用真菌灵芝的光质效应及机理

通过光质调节，控制植株形态建成和生长发育实现优质高产是设施栽培领域的一项重要技术。近年来设施栽培药用真菌灵芝面临产量和质量的技术瓶颈，光质控制尚未被研究和利用。我们已有的实验结果表明光质对灵芝生理与代谢具有重要作用。以系统生物学理论为指导，本项目深入研究光质对灵芝生长、形态建成、有效成分等的影响；并利用生物信息学，预测和克隆光受体基因，研究其功能；研究不同光质对灵芝基因表达的影响及蛋白质组的变化，目的是揭示光质通过光受体所引发的信号转导途径，阐明灵芝的光质效应，从而探明适宜于灵芝生产过程的最佳光质配置，对设施栽培灵芝的优质高产具有重要的理论指导作用。本项目将填补光质效应在药用真菌研究领域的空白，为药用真菌优质高产栽培提供新的思路。

光质是灵芝子实体生长过程中的一个重要环境因子。为寻找适合灵芝生长的光质条件，项目分别采用LED光源和滤光膜设置光质，研究光质对灵芝菌丝体、子实体生理代谢和代谢相关酶和多糖、三萜酸积累的影响；采用双向电泳（2-DE）技术的蛋白质组学分析不同光质条件下灵芝生长发育过程中的差异蛋白；对不同光质处理灵芝菌丝体三萜酸成分及三萜酸生物合成途径几个关键酶基因表达水平进行分析；利用HPLC法检测了蓝光条件下灵芝10种不同三萜酸的变化情况。. 光质对灵芝菌丝体生长、多糖和总三萜酸含量及三萜酸成分都有影响。红光处理菌丝体培养初期生长速度及生物量最大，但是中后期生长速度显著下降；蓝光处理菌丝体生长较稳定，多糖含量高。绿光和蓝光处理对提高灵芝菌丝体三萜酸种类和含量均有促进作用。不同光质处理灵芝子实体形成期时，发现蓝光提高子实体6种糖代谢酶和4种胞外酶活性，促进多糖和还原糖积累。绿光降低糖代谢酶和胞外酶活性，抑制多糖合成。子实体生长前期，蓝光、黄光显著提高灵芝游离氨基酸含氮量，促进N代谢；生长后期，4种光质对氨基酸影响不显著。. 双向电泳研究蓝光对菌丝体蛋白质组影响发现54个蛋白质表达量发生显著改变，这些蛋白质主要在pH5～8的等电点范围。进一步选择6个差异点，通过肽质量指纹图谱（PMF）和数据库比对发现2个有意义的蛋白质。采用双向电泳构建红光、黄光、绿光、蓝光与黑暗对照的灵芝菌丝体差异蛋白质组图谱，发现了灵芝大量与光效应相关的蛋白以及差异表达蛋白质信息。. 对不同光质处理灵芝菌丝体三萜酸生物合成途径三个关键酶（HMGR、SQS、LS）的基因表达分析表明，不同光质诱导下灵芝菌丝体三萜酸生物合成途径关键酶基因表达水平与三萜酸产量具有一定正相关性。ls表达水平与三萜酸量积累有直接相关性。蓝光诱导灵芝菌丝体ls高表达，促进三萜酸含量增高。. 综合分析蓝光对灵芝子实体多糖和总三萜酸含量的积累有促进作用。是否可将蓝色滤光膜推广应用于灵芝栽培生产中，提高灵芝产量和品质，有待进一步扩大栽培试验。结合灵芝全基因组数据，深入开展灵芝蓝光受体的研究，丰富灵芝光生物学理论。