内源生长素对光的响应及在灵芝形态建成中的调控机理

Due to years of continuous cropping, diseases and insect pests became serious in Ganoderma lucidum cultivation.The yield and quality of Ganoderma lucidum decreased. As one of the environmental factors, light is necessary for the formation of the fruiting body of Ganoderma lucidum. It is found that the auxin respond to the light and effect the morphogenesis of Ganoderma lucidum. In this project, it is intended to study the response of auxin to light and the mechanism of the influence on the morphogenesis of Ganoderma lucidum. With the study of the related reaction of auxin caused by light in the growth process, the mechanism of the signal transduction of the auxin in controlling the growth, development and senescence of Ganoderma lucidum could be clarified. The understanding of the molecular basis of auxin in controlling the yield and quality of Ganoderma lucidum could provide an important theoretical basis for improving the yield,quality and breeding.

多年连作重茬导致设施栽培灵芝的病虫害严重、产量和质量逐年下降。光是灵芝子实体形成所必需的环境因子，我们已有的研究初步证明灵芝通过生长素响应光信号。本项目拟通过生长素对光信号的响应及调控灵芝形态建成机理研究，探明灵芝生长过程中光信号引起的生长素的相关反应，阐明生长素调控灵芝生长、发育及其对环境信号应答的机制，从而明确生长素控制灵芝产量及质量性状形成的分子基础,为灵芝产量和品质调控以及育种创新提供重要的理论基础。

连作重茬导致栽培灵芝的病虫害严重、产量和质量下降。探明灵芝的生理活动规律可为增加灵芝的产量和质量提供解决方案。在前期光质效应研究中发现灵芝存在生长素的基础上，本项目开展内源生长素对光的响应及在灵芝形态建成中的调控机理研究：1）光质对灵芝菌丝体生长及生长素调控 不同光质处理灵芝菌丝体IAA含量差异显著。菌丝体的生长速度与IAA有一定相关性。酶活性的协调控制可能是灵芝菌丝体光响应的一条途径。2）灵芝子实体生长素的检测 采用植物IAA的检测方法检测到灵芝IAA。灵芝不同生长发育阶段的IAA含量不同且具有显著性差异，在菌盖形成期最高，可能与灵芝子实体在菌盖形成期生长分化需要有关。3）IAA生物合成途径、相关基因生物信息学及表达分析 IAA合成途径包含在色氨酸代谢途径中，灵芝可能存在吲哚丙酮酸途径和吲哚乙酰胺途径。有13条基因序列与IAA合成有关。除了ami基因外，其余12个基因相对表达量均在菌盖形成期最高且显著高于其它时期，与生长素变化趋势一致。蓝光处理生长素合成相关基因的表达与对照组有很大的差异，其中5个基因在蓝光的诱导下表达量升高。4）蓝光受体基因克隆、生物信息学及表达分析 克隆灵芝蓝光受体并预测了编码蛋白和功能结构域。Glwc-1和Glwc-2在现蕾期相对表达量最高。蓝光处理的蓝光受体表达量显著高于对照，说明蓝光刺激可能会通过蓝光受体启动一系列反应。5）不同IAA浓度对灵芝菌丝体生长的影响及转录组分析 研究表明外源IAA浓度达到10μM时抑制灵芝菌丝体生长，分析了其转录组。KEGG合成途径分析表明“类固醇生物合成”途径的富集水平最高。首次鉴定了2个IAA转运基因。有12个基因参与麦角甾醇的生物合成并上调。10个编码谷胱甘肽S-转移酶的基因除一个外都上调，而两种抗氧化酶都下调。 通过探明灵芝生长过程中光信号引起的生长素的相关反应，阐明生长素调控灵芝生长、发育及其对环境信号应答的机制，从而了解生长素控制灵芝产量及质量形成的分子基础,为灵芝产量和品质调控以及育种创新提供理论基础。