高温对香菇菌丝生理特性的影响及胁迫等级构建

以香菇(Lentinula edode)‘豫香1号’为参试菌株,模拟夏季高温季节气温变化特点,设置15个高温胁迫处理:H1(30℃,12 h)、H2(33℃,12 h)、H3(33℃,24 h)、H4(33℃,48 h)、H5(36℃,48 h)、H6(39℃,4 h)、H7(39℃,8 h)、H8(39℃,12 h)、H9(39℃,48 h)及H10~H15(36℃每天4 h,连续2、4、6、8、10、12 d),对照在25℃下培养(CK),研究高温胁迫对香菇菌丝生长、细胞形态,胞外漆酶、蛋白酶、纤维素酶活性,邻氨基苯甲酸合酶(TrpE)、6磷酸-海藻糖合成酶(TPS)、过氧化氢(H_(2)O_(2))含量,活性氧(ROS)水平的影响。通过主成分分析选取关键生理指标,计算不同处理的高温胁迫指数(Z),根据Z值划分胁迫等级,引入胁迫积温指数(ATSI)建立高温和持续时间的定量关系。结果表明,随胁迫温度升高及时间延长,香菇菌丝生长速度降低,菌丝胞外漆酶和羧甲基纤维素酶活性下降,TrpE、TPS、H_(2)O_(2)含量和ROS水平上升。以H_(2)O_(2)、TrpE、TPS含量和胞外漆酶活性为关键指标,根据Z值将高温胁迫划分为4个等级,轻度(1.5<Z≤3.0)、中度(3.0<Z≤4.5)、重度(4.5<Z≤6.0)、特重度(6.0<Z)。处理H1~H5和H10~H15的Z值与其ATSI值呈极显著正相关,Z值随ATSI值的变化较小;处理H6~H8的Z值与其ATSI值呈显著正相关,但Z值随ATSI值的变化较大;处理H9受高温胁迫后,菌丝完全不能恢复生长。研究结果可为香菇栽培温度调控管理及高温灾害防御提供参考。

糙皮侧耳原基发育关联物质及代谢通路分析

为揭示糙皮侧耳原基发育的潜在调控物质,采用代谢组学的方法对糙皮侧耳菌丝体和原基细胞代谢物进行检测分析。结果表明,菌丝体与原基细胞的代谢物具有显著差异。采用正交偏最小二乘判别分析(OPLS‐DA),以VIP(varible importance in the projection)≥1和倍数变化≥2或≤0.5为条件共筛选到400种差异代谢物。调控通路分析表明,这些差异物质涉及33条代谢通路,其中丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸、氨酰tRNA生物合成、嘌呤代谢等8条代谢通路具有极显著影响。谷氨酸和谷氨酰胺涉及p<0.01的大部分代谢通路,可能在糙皮侧耳原基发育过程中具有重要调控作用。研究结果为糙皮侧耳以及其他大型真菌原基发育机制的探索提供了理论依据。

不同干燥温度对金针菇菇根挥发性特征和口感特性的影响

为研究不同干燥温度对金针菇菇根挥发性特征和口感特性的影响,采用电子鼻、电子舌、顶空固相微萃取气相色谱-质谱联用技术(headspace solid-phase microextraction gas chromatography-mass spectrometry,HSSPME-GC-MS)对室温及40、50、60℃干燥处理的金针菇菇根挥发性特征和口感特性进行分析。结果表明,干燥温度对金针菇菇根中的游离氨基酸、可溶性蛋白质、粗多糖和5’-核苷酸含量具有显著影响,其中50℃干燥处理的金针菇菇根整体品质最好。不同干燥温度处理的金针菇菇根之间存在明显差异,通过主成分分析(principal component analysis,PCA)结合电子鼻、电子舌、HS-SPME-GC-MS指纹图谱可以清楚区分不同干燥温度处理的样品。层次聚类分析结果(欧氏距离为6.5)与主成分分析结果一致。本研究可为食用菌和其他类似热敏农产品的干燥提供理论支撑。

不同成熟度香菇鲜味物质的比较分析

为了确定新鲜香菇子实体的最佳采收期,对不同成熟度香菇子实体中的鲜味物质(氨基酸和5’-核苷酸)进行了检测,并采用主成分分析和层次聚类分析的方法对数据进行了统计分析。结果表明,成熟度对新鲜香菇子实体中的氨基酸和5’-核苷酸有显著影响,不同成熟度香菇样本间存在显著差异。主成分分析(PCA)结合氨基酸和5’-核苷酸数据能够对不同成熟度的香菇样本进行清晰的区分,聚类分析(欧氏距离为4.0)得到的结果与主成分分析结果一致。新鲜香菇子实体氨基酸和5’-核苷酸质量分数、等效鲜味浓度(EUC)、感官评价和综合评价得分在菇蕾(T1)时期达到峰值,常规采摘期即六成熟(T4)和八成熟(T5)时期居中。在本实验条件下,综合考虑,保证香菇的外观形态、经济效益、EUC值、感官评价和综合评价得分均在较高水平的最佳采收时间为T4时期。本研究可为高品质香菇及其他类似农产品最佳采收期的确定提供参考。

平菇发酵培养料制备过程中黄曲霉毒素降解变化分析

为解析平菇发酵培养料制备过程中黄曲霉毒素降解的变化规律,采用非靶向代谢组学技术和宏基因组学技术,对平菇发酵培养料制备过程中5个时期黄曲霉毒素含量及相关微生物基因丰度进行关联分析。结果表明,发酵初期(T1)培养料含有AFM1、AFG2两种黄曲霉毒素,升温阶段(T2)其含量均升至最高;第2次至第4次翻堆(T3至T5)时期未检测到黄曲霉毒素。相关性分析表明,两种黄曲霉毒素含量与曲霉属的相对丰度呈显著正相关。类芽胞杆菌属(Paenibacillus)和藤黄单胞菌属(Luteimonas)在发酵过程中是优势属,且具有降解黄曲霉毒素的能力;发酵过程中黄曲霉毒素含量变化与该2个属的相对丰度呈极显著负相关,推测该2个属可能在平菇培养料发酵过程中降解了黄曲霉毒素。

不同成熟度糙皮侧耳风味与能量代谢关系

为了解糙皮侧耳风味与能量的关系,对不同成熟度糙皮侧耳子实体风味、能量以及能量代谢相关酶活性进行研究。结果表明,在不同成熟度的糙皮侧耳中,等效鲜味浓度(equivalent umami concentration,EUC)、总挥发性物质、能荷、腺苷三磷酸酶(adenosine triphosphatase,ATPase)、细胞色素c氧化酶(cytochrome c oxidase,CCO)和琥珀酸脱氢酶(succinic dehydrogenase,SDH)活性具有显著差异。T4时期采收的糙皮侧耳子实体中的挥发性物质含量(八碳化合物)、能荷水平以及ATPase、SDH和CCO活性最高,而T3时期的EUC最高。此外,CCO活性与EUC和八碳化合物含量呈显著正相关关系(P<0.05),表明该酶对糙皮侧耳风味起着关键作用。综上,糙皮侧耳的独特风味与其能量状态密切相关。

平菇杂交品种产量及其构成因素的相关性及回归分析

为了研究平菇一茬菇产量及产量构成要素之间的关系,为平菇工厂化高产育种及管理提供依据,测量了41个平菇菌株的产量及产量构成的8个因素,即出菇率、平均朵片数、20片菇质量、菌盖长度、菌盖宽度、菌盖厚度、菌柄长度、菌柄直径,应用SPSS 22对各性状因子与产量之间进行相关性、逐步多元回归及通径分析。结果表明,一茬菇产量与菌盖宽度、菌盖厚度、菌柄直径、出菇率这4个性状显著相关;进一步进行通径分析的结果表明,菌盖宽度(X2)和出菇率(X6)两者与一茬菇产量呈极显著正相关,菌盖厚度(X3)与一茬菇产量呈极显著负相关,出菇率对产量的直接通径系数为0.552,相关系数达到0.704,是对产量直接作用最大的性状,与逐步回归分析结果一致,以出菇率、菌盖厚度、菌盖宽度为3要素的一茬菇产量最优的回归模型为Y=0.270 X2-0.359 X3+0.552 X6。提高出菇率能够显著提高平菇一茬菇产量,适当增加菌盖宽度、减少菌盖厚度可以提高平菇产量,应综合考虑各因素之间互相协调。

不同成熟度平菇新鲜子实体中风味物质的比较分析

为了确定平菇新鲜子实体的最佳采收期,对不同成熟度平菇子实体中的风味物质进行了检测,并采用主成分分析和层次聚类分析方法对数据进行统计分析。结果表明,成熟度对平菇新鲜子实体中的游离氨基酸、5’-核苷酸和挥发性物质有显著影响,不同成熟度平菇样本间存在显著差异。主成分分析(PCA)能够对不同成熟度的平菇样本进行清晰的区分,聚类分析(欧氏距离为2.5)与主成分分析结果一致。平菇新鲜子实体游离氨基酸(34.31 g·kg^(-1))、醛类(13.30%)和烃类(0.48%)总量以及综合评价得分(3.78)在T2时期最高,5’-核苷酸总量(1.64 g·kg^(-1))、等效鲜味浓度值(108.75 g MSG·100 g^(-1)鲜质量)和其他类挥发性物质(4.98%)在T3时期达到峰值。在本试验条件下,综合考虑,保证平菇的外观形态、经济效益、风味质量和综合评价得分均在较高水平的最佳采收时间为T3时期。

不同品种香菇子实体游离氨基酸组成的主成分分析及综合评价

为科学评价不同香菇品种的营养特征与口感风味,以河南省常规栽培的14个香菇品种为研究对象,采用氨基酸自动分析仪测定其游离氨基酸,并系统比较了14个香菇品种的游离氨基酸组分比例及呈味特征。结果表明,14个香菇品种中游离氨基酸含量丰富,多数含17种氨基酸,总含量为10.91~20.57 mg/g,不同品种间差异较大。14个香菇品种中必需氨基酸/(必需氨基酸+非必需氨基酸)均接近40%,必需氨基酸/非必需氨基酸接近或大于60%,是理想的蛋白质来源。呈味氨基酸中,豫香1号甜味、苦味及芳香族氨基酸含量均最高。谷氨酸对香菇风味的影响最大,其味道强度值(TAV)在9.29~20.06。主成分和聚类分析结果一致,14个香菇品种被显著分为4类(欧氏距离=2.5),其中,豫香1号综合品质最好,为第1类;农香1号、南山1号和香1024综合品质次之,聚成第2类;香25、香LS、香28、雨花3号、L18、香808、香9608、香931、韩香1号聚成第3类;农香3号综合品质最差,为第4类。该结果较好地反映出香菇不同种质间的差异性。

平菇生长发育过程中对IAA响应的转录组分析

为了探究不同生长阶段平菇对IAA的响应机制,分别用高浓度(1×10-3mol/L)、低浓度(1×10-8mol/L)IAA处理平菇生长发育过程的菌丝体(7 d、15 d)及子实体(25 d、27 d、31 d),以不处理为对照(CK),通过转录组筛选差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs)。采用Venn分析、聚类分析、功能富集分析及共表达网络揭示平菇不同生长阶段对IAA响应的分子机制。结果表明,高浓度IAA处理菌丝体和子实体,分别筛选到DEGs 217个和10个,共表达关系对6735个和32个;低浓度IAA处理菌丝体和子实体分别获得DEGs 81个和87个,共表达关系对766个和1565个。GO及KEGG富集结果显示,低浓度IAA通过TRINITY_DN2732_c0_g1调控核糖体合成内源植物激素,通过TRINITY_DN530_c0_g1及TRINITY_DN3832_c0_g1促进子实体阶段的代谢进程;高浓度IAA通过TRINITY_DN41591_c0_g1调控甘油磷脂代谢过程,TRINITY_DN14069_c0_g1调控几丁质代谢及TRINITY_DN35150_c0_g1、TRINITY_DN5314_c0_g1、TRINITY_DN43009_c0_g1调节氧化还原酶活性,同时通过TRINITY_DN21430_c0_g1调控子实体阶段ATP的合成。以上结果表明,低浓度IAA通过DEGs影响平菇菌丝体阶段的激素合成及子实体阶段的代谢过程;高浓度IAA通过DEGs调控平菇菌丝体阶段的氧化应激机制及子实体阶段的ATP合成。

基于非靶代谢组学的糙皮侧耳子实体发育的关联物质及主要代谢通路分析

本研究采用代谢组学方法鉴定并分析了糙皮侧耳原基和刚分化的子实体中的小分子代谢物质,以期解析糙皮侧耳子实体形成和发育的潜在机制。糙皮侧耳原基和子实体中共鉴定出545种代谢物,包含酚酸、脂类、氨基酸及其衍生物、核苷酸及其衍生物、有机酸、生物碱、单宁、木脂素和香豆素以及其他代谢物共9类。主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)表明糙皮侧耳原基和子实体中的代谢物质具有显著差异。以VIP≥1、fold change≥2或≤0.5为条件,共筛选到253种差异代谢物。调控通路分析结果显示差异物质涉及76条代谢途径,推测该菌通过色氨酸代谢,苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成,赖氨酸降解,D-精氨酸和D-鸟氨酸代谢,生物素代谢,莨菪烷、哌啶和吡啶生物碱的生物合成,酪氨酸代谢,嘌呤代谢,丙酸代谢和异喹啉生物碱的生物合成等主要代谢通路完成物质的深度转化及调控。本研究为糙皮侧耳子实体发育机制的研究提供了一定的理论依据。