扩展青霉合成展青霉素相关的小RNA鉴定及其调控机制

Contamination of patulin in food is a global problem, controlling the patulin production of toxigenic fungi is the key to solve the problem of patulin contamination in food from the source. Therefore, the regulation mechanism of patulin biosynthesis of fungi has become a research hotspot in recent years, therein, the studies on the molecular regulating mechanisms of patulin biosynthesis are still limited. In this program, the typical patulin-producing fungi in fruit—Penicillium expansum was used as the target strain. The whole transcriptome of high/low-patulin-producing strains were analyzed by high-throughput sequencing, the profiles of small RNAs and mRNAs were further explored, then the microRNA-like RNAs (milRNA) associated to patulin biosynthesis were identified and their co-expression network was further constructed. Northern blot was performed for validation of the key milRNAs and their target genes, then the expression patterns of the milRNAs and their targets genes under different time would be conducted by qRT-PCR. The key milRNAs would be silenced by STTM technology to verify their biological function. This project combined the techniques of genomics, molecular biology and bioinformatics to reveal the molecular regulating mechanisms of the milRNAs related to the patulin biosynthesis.

食品中展青霉素的污染是一个全球性问题，通过控制产毒菌合成展青霉素是从源头解决食品中展青霉素污染问题的关键，因此，真菌中展青霉素合成的调控机制已成为近年来的研究热点，其中分子调控机制的研究仍有一定局限性。本项目以水果中典型的展青霉素产生菌——扩展青霉为研究对象，利用高通量测序技术对高产毒和低产毒菌株进行全转录组分析，发掘扩展青霉的小RNA分子及mRNA表达谱，鉴定展青霉素合成相关的milRNA（microRNA-like RNA），并构建其共表达网络；采用Northern杂交方法对关键的milRNAs及其靶基因进行验证，并进行时空表达特性分析；通过短串联模拟靶标（STTM）技术沉默关键milRNA以验证其生物学功能。本项目综合运用了基因组学、分子生物学和生物信息学等研究方法，以期解析milRNA调控展青霉素合成的分子机制。

食品中展青霉素的污染是一个全球性问题，通过控制产毒菌合成展青霉素是从源头解决食品中展青霉素污染问题的关键，真菌中展青霉素合成的调控机制已成为近年来的研究热点。本项目以扩展青霉为研究对象，利用高通量测序技术对抑菌、静置或振荡培养（PAT合成有利或合成不利条件）下的菌株进行全转录组分析，分析转录因子的上调、下调信息、家族分布及参与的基因功能。对 miRNA进行鉴定和差异性分析，对差异性miRNA做靶基因预测和GO、KEGG富集性分析，miRNA-mRNA联合分析，从 sRNA层面挖掘与展青霉素合成相关的调控因子。同时，研究木耳菌丝对不同浓度PAT的去除作用，初步判断木耳菌丝对PAT的去除机制；考察了苹果中展青霉素在模拟胃肠消化液中的释放及降解趋势。这都有助于进一步阐明展青霉素的合成调控机制，体外及体内条件下的稳定性，对开发更有效的展青霉素控制方法提供理论基础。主要取的以下成果：.（1）扩展青霉在抑菌条件下，转录组测序筛选得到444个转录因子，分布于37个基因家族中，约51.57%的转录因子属于锌指结构。64个转录因子的表达具有显著性差异，下调转录因子分布于11种基因家组，参与13种基因功能，上调转录因子分布于10种基因家组，参与15种基因功能。.（2）扩展青霉菌中共鉴定到266条miRNA-like序列，247个miRNA靶基因，联合分析检测到236个miRNA-mRNA相互关系，发现43对存在负调控，鉴定到 mir-9012和mir-3538是与产毒相关的潜在miRNA。.（3）扩展青霉的非挥发性代谢产物会显著影响木耳菌丝的生物量，未检出PAT迁移至木耳菌丝中，活木耳菌丝和灭活木耳菌丝均可以使PAT含量降低，失活木耳菌丝以吸附为主，活木耳菌丝能够降解PAT。.（4）含218μg PAT的苹果样品在pH为1.5，口腔食糜与胃液体积比为1:0.8的条件下消化2h，可释放PAT 130.91μg。500μg/kg的游离PAT在胃肠消化液中会降解，胃液消化100min，肠液消化180min后，展青霉素仅剩余7-8%。