我國(guó)靈芝科真菌資源豐富，其藥用價(jià)值和生態(tài)價(jià)值較高，相關(guān)研究備受關(guān)注。巨大靈芝Ganoderma colossus (Fr.) C.F. Baker[異名Tomophagus colossus (Fr.) Murrill]是靈芝科真菌中一個(gè)獨(dú)特成員，已被報(bào)道主要分布于熱帶和亞熱帶地區(qū)，子實(shí)體淡草黃色或奶油黃色，質(zhì)地偏軟，擔(dān)孢子大（長(zhǎng)達(dá)20 μm），具球形厚垣孢子。文獻(xiàn)記載巨大靈芝子實(shí)體含33種高度修飾的三萜化合物，與其他靈芝屬真菌中三萜類化合物結(jié)構(gòu)具有明顯差異，具抗瘧劑、抗結(jié)核、抗肺癌等多種藥用功效。對(duì)多數(shù)大型真菌而言，菌絲生長(zhǎng)最適溫度一般在30℃以下，而巨大靈芝菌絲體展現(xiàn)出很強(qiáng)的耐高溫能力，可在45℃正常生長(zhǎng)。但其耐高溫的相關(guān)基因尚未被報(bào)道。

近日，廣東省科學(xué)院微生物研究所鄧旺秋研究員團(tuán)隊(duì)從多組學(xué)角度揭示了巨大靈芝適應(yīng)高溫和降解木質(zhì)纖維素的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。研究團(tuán)隊(duì)對(duì)從南海島嶼采集分離的巨大靈芝菌株進(jìn)行基因組測(cè)序，組裝到20個(gè)contigs，基因組大小為49.13 Mb，包括13063個(gè)蛋白編碼基因。對(duì)其菌絲體生長(zhǎng)進(jìn)行溫度測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其適宜溫度范圍為30℃～45℃，在40℃時(shí)其生長(zhǎng)速度大于12 mm/d，50℃高溫下能緩慢生長(zhǎng)。轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析表明，與30℃條件下培養(yǎng)的菌絲相比，45℃條件下菌絲體顯著上調(diào)表達(dá)的基因有蛋白修飾基因（如HSP90和DnaJ）、脅迫響應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子（如C2H2、Zn2C6和GATA）、解毒和代謝相關(guān)基因CYP450及編碼CAZYme（GH3、AA3和GT2）的基因，而HSP20和氧化磷酸化相關(guān)基因顯著下調(diào)表達(dá)。掃描電子顯微鏡結(jié)果顯示，采用稻草和木屑對(duì)巨大靈芝進(jìn)行培養(yǎng)3天后，稻草被巨大靈芝菌絲體完全降解，而木屑被其部分降解。不同培養(yǎng)基質(zhì)條件下的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)顯示，與PDA相比，在稻草和木屑培養(yǎng)基上，菌絲體中編碼CAZYmes（如GH3、GH10和GH28）和CYP450的基因及特異轉(zhuǎn)錄因子（如熱激轉(zhuǎn)錄因子HSF和鋅指轉(zhuǎn)錄因子Zn2C6）上調(diào)，展現(xiàn)出纖維素和半纖維素降解偏好性。不同溫度和不同基質(zhì)條件下的菌絲體轉(zhuǎn)錄組關(guān)聯(lián)分析顯示，共有74個(gè)差異表達(dá)基因與高溫適應(yīng)和木質(zhì)纖維素降解相關(guān)，包括CAZYmes和CYP450的編碼基因及Zn2C6等轉(zhuǎn)錄因子。

研究團(tuán)隊(duì)基于上述結(jié)果提出，巨大靈芝高溫適應(yīng)和木質(zhì)纖維素降解的新調(diào)控模式，Zn2-C6等轉(zhuǎn)錄因子激活CAZYmes和CYP450的編碼基因表達(dá)，進(jìn)而增強(qiáng)巨大靈芝耐熱性和木質(zhì)纖維素底物的利用。此外，研究還發(fā)現(xiàn)巨大靈芝在PDA培養(yǎng)基上產(chǎn)生更豐富的三萜類化合物，角鯊烯單加氧酶基因和CYP450編碼基因是其三萜類化合物生物合成的關(guān)鍵調(diào)控候選基因。研究結(jié)果表明，巨大靈芝是研究食藥真菌高溫適應(yīng)和木質(zhì)纖維素降解分子機(jī)制的理想材料，為靈芝類優(yōu)質(zhì)品種的選育提供了新思路。

相關(guān)成果發(fā)表在國(guó)際科學(xué)期刊Food Bioscience（食品生物科學(xué)），第一作者為廣東省科學(xué)院微生物研究所王剛正副研究員，通訊作者為鄧旺秋研究員。該研究得到了廣東省科學(xué)院青年人才專項(xiàng)（2023GDASQNRC-0213）、國(guó)家自然科學(xué)基金（32472812）和海南省果蔬儲(chǔ)藏與加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題（HNGS202101）的支持。

圖1?巨大靈芝高溫適應(yīng)和木質(zhì)素降解及三萜合成分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

論文信息：

Gangzheng Wang, Ziyan Gao, Jiajiao Xing, Zeyu Deng, Lianlian Yan, Chenghua Zhang, Jianping Xu, Wangqiu Deng,Genomic and transcriptomic insights on lignocellulose degradation, high temperature adaptation and triterpene biosynthesis in Ganoderma colossus,Food Bioscience,Volume 71,2025,107360,ISSN 2212-4292,https://doi.org/10.1016/j.fbio.2025.107360.

供稿：省科學(xué)院微生物所

撰稿：王剛正

審稿：黃丹?陳謀通?代京莎

校稿：徐超?肖捷?章震