基于转录组与代谢组联合分析揭示香菇耐高温品系的响应机制

摘要

关键词：香菇；高温胁迫；转录组；代谢组；热激蛋白；抗氧化；分子育种 高温胁迫是制约我国香菇（Lentinula edodes）夏季制棒与越夏出菇的首要非生物逆境。为解析香菇耐高温品系的分子响应机制并服务耐热分子育种，本研究以耐高温菌株 LeR-07 与热敏感菌株 LeS-13 为材料，设置 25 ℃对照与 40 ℃热胁迫处理（0、4、12、24 h），测定菌丝生长、膜损伤与抗氧化酶系等生理指标，并开展转录组（RNA-Seq）与非靶向代谢组（LC-MS/MS）联合分析。结果表明：（1）两菌株在 40 ℃处理下的菌丝生长抑制率差异显着，LeR-07 在处理 24 h 后的相对电导率与丙二醛含量分别较 LeS-13 低 31.4% 与 38.7%，超氧化物歧化酶、过氧化氢酶与谷胱甘肽过氧化物酶活性峰值出现时间提前且维持时间长，表明耐热品系的膜系统稳定性与抗氧化清除能力是其耐受高温的生理基础。（2）转录组共鉴定差异表达基因 4 862 个，其中耐热处理组特异上调基因 1 137 个；GO 与 KEGG 富集显示这些基因集中分布于“蛋白质折叠与分子伴侣结合”“内质网蛋白质加工”“谷胱甘肽代谢”“精氨酸与脯氨酸代谢”“淀粉与蔗糖代谢”等通路；热激蛋白家族（LeHSP20、LeHSP70、LeHSP90、LeHSP104）、热激转录因子 LeHSF1、DnaJ 型分子伴侣以及漆酶基因 LeLac4/LeLac7 在耐热菌株中显着高表达。（3）代谢组共鉴定差异代谢物 613 个，海藻糖、甘露醇、γ-氨基丁酸、脯氨酸、还原型谷胱甘肽与麦角硫因在耐热菌株中显着富集，且海藻糖合成通路基因 LeTPS1/LeTPS2 与海藻糖含量呈显着正相关（r = 0.91，P < 0.01）。（4）转录—代谢联合分析将“海藻糖合成—热激蛋白—谷胱甘肽循环”锁定为耐热响应的核心模块，并筛选出 LeHSP20-3、LeHSP70-2、LeTPS1、LeGPX1、LeABC2 共 5 个可作为分子标记开发靶点的候选基因；qRT-PCR 验证显示 12 个候选基因的表达趋势与测序结果一致（R² = 0.89）。本研究构建的“生理—转录—代谢”三层证据链明确了香菇耐热响应的关键通路，为耐高温香菇分子标记辅助育种提供了可直接转化的靶点与评价方法。