北冬虫夏草抗氧化系统对金属离子和氧化物的响应分析

本研究探讨了Mn^2+、Cu^2+、Na+、Ca^2+、Mg^2+、Ba^2+、Al3+等金属离子和高锰酸钾、过氧化氢等氧化物对北冬虫夏草类胡萝卜素累积和超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响,结果表明Mn^2+、Cu^2+以及高浓度的Mg^2+对蛹虫草类胡萝卜素的积累起到抑制作用;Na+、Ca^2+、Ba^2+、Al3+和低浓度的Mg^2+则能促进类胡萝卜素的积累;低浓度的高锰酸钾和中高浓度的过氧化氢对类胡萝卜素的积累起抑制作用;0.3%、0.4%的高锰酸钾和1%的过氧化氢能促进类胡萝卜素的积累。其中促进北冬虫夏草类胡萝卜素积累效果最好的是2%的Mg^2+,该胁迫条件下类胡萝卜素产量达到279.21μg/g,比空白对照组提升了184.9%。Mn^2+、Ba^2+、Al3+在低浓度时提高SOD活性,高浓度时降低SOD活性,当浓度均为3%时,SOD活性最高;Cu^2+则相反,在低浓度时抑制SOD活性,高浓度时提高SOD活性;Ca^2+、Mg^2+对SOD的影响较为复杂,随着浓度升高,SOD活性先升高再下降再升高,SOD酶活性峰值均出现在离子浓度为1%处;Na+对SOD活性整体影响不大;高锰酸钾明显促进SOD酶的活性,而过氧化氢明显抑制SOD酶活。其中促进北冬虫夏草SOD酶活效果最好的是3%的Al3+,该胁迫条件下SOD酶活达到167.62 U/g,比空白对照组提升了4.82倍。研究结果显示,金属离子和氧化物等胁迫因子能够引起北冬虫夏草抗氧化系的应激反应并在一定程度上提高抗氧化物质累积量,这为利用北冬虫夏草菌丝体发酵生产抗氧化物质奠定实验基础。

北冬虫夏草角鲨烯单氧酶基因的类胡萝卜素生物合成功能解析

以转录组数据为依据推测北冬虫夏草erg1基因可能参与其类胡萝卜素合成过程,进一步检测和分析erg1基因在添加不同胁迫因子高锰酸钾和氯化钠之后mRNA的相对表达量,探究其在类胡萝卜素合成途径中的调控作用。为了验证erg1基因的功能,该论文构建了erg1基因过表达载体pCambia0390-blpR-Pcmgpd-erg1,通过根瘤农杆菌侵染北冬虫夏草孢子的方式将erg1基因表达框导入北冬虫夏草基因组中,测定类胡萝卜素生物合成量及erg1基因的表达水平。结果表明,高锰酸钾(氧化)和氯化钠(渗透)胁迫下的重组Cmerg1菌株的类胡萝卜素产量分别为6757.17μg/g和6363.93μg/g,依次是对照组的1.22倍和1.20倍。因此,erg1基因的过表达引起了北冬虫夏草Cmerg1菌株的类胡萝卜素累积能力的提升,也即说明角鲨烯单氧酶基因参与北冬虫夏草类胡萝卜素的合成过程。研究结果为北冬虫夏草类胡萝卜素生物合成的研究和利用奠定了实验基础。