pH和缓冲作用对香菇菌丝生长的影响

【背景】香菇是我国栽培规模最大的食用菌,随着栽培规模的不断扩大,栽培模式也在发生转变。菌棒的工厂化生产和液体菌种技术开始广泛应用,对栽培原料、生产工艺和培养条件的要求越来越高。pH是决定香菇菌丝生长和菌种质量的一个重要因素,香菇虽然能在pH 3.0—7.0的范围内生长,但香菇生长的最适pH以及培养料中的缓冲系统对菌丝生长的影响机制尚不清楚。【目的】检测香菇菌丝生长的最适pH,并分析培养料中的缓冲系统对菌丝生长的影响,为香菇生产提供理论依据。【方法】在PDA培养基上,利用HCL和NaOH调节pH,分析香菇生长的最适pH;利用GC-MS和HPLC检测木屑尤其是发酵酸化的木屑中有机酸的种类和含量,在PDA培养基上分别检测有机酸、有机酸钙及其缓冲液对香菇菌丝生长速度的影响;通过测定香菇菌丝生长代谢对PDA培养基pH的调节,最终揭示pH和缓冲作用抑制香菇菌丝生长的机制。【结果】香菇能够在pH 3.0—7.0的范围内生长,但生长最适pH为4.0。当培养基pH>4.0时,香菇菌丝生长过程中通过代谢降低培养基的pH,最终降低至4.0,以有利于菌丝的生长。当培养基pH>4.0,并且含有缓冲系统,阻碍香菇对培养基pH的调节时,则抑制香菇菌丝的生长。当缓冲作用达到一定的阈值,可完全抑制菌丝的生长,导致菌种不萌发,如25 mmol·L-1的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液在pH 6.0和7.0时可完全抑制香菇菌丝的萌发。【结论】香菇生长最适pH为4.0,当pH>4.0时,香菇菌丝通过代谢调节培养基pH,缓冲液通过阻碍菌丝对环境pH的调节而抑制菌丝生长。

香菇草酰乙酸水解酶基因LeOAH1克隆及表达分析

草酰乙酸水解酶(Oxaloacetate acetylhydrolase/Oxaloacetate hydrolase)是香菇(Lentinula edodes)中草酸合成的关键性酶,克隆香菇LeOAH1,并分析其在香菇体内与体外的表达情况,旨为研究香菇LeOAH1的功能奠定基础。从香菇L808中克隆LeOAH1,并进行生物信息学分析,采用RT-PCR和高效液相技术检测LeOAH1在不同pH条件下香菇菌丝内的表达情况和草酸含量。此外,构建了重组原核表达载体pET28a-oah1,在大肠杆菌中进行体外表达。基因克隆结果表明,该基因的gDNA长度为1906 bp,cDNA长度为1356 bp,编码氨基酸数量为451个,蛋白分子质量约为48.9 kD,等电点为6.80。生物信息学分析表明:该酶为不稳定的疏水性蛋白,具有α-螺旋(40.08%)、无规则卷曲(34.59%)、延伸链(17.52%)、β-折叠(7.10%)4种二级结构;亚细胞定位在细胞质中;序列比对的结果显示该酶有保守结构域;系统发育树分析该蛋白,与日本香菇OAH的相似度最高,同源性为82%;其次是灰光柄菇,同源性为64%。RT-PCR、HPLC的结果显示:在不同pH条件下,随着pH增加,LeOAH1基因表达量增加,香菇草酸分泌量也随之增加。而大肠杆菌中诱导表达的蛋白分子量符合预测结果。初步明确了香菇草酰乙酸水解酶的基因特性以及表达规律,以及与草酸分泌的关系。