近日，华中农业大学植物科学技术学院/农业微生物资源发掘与利用全国重点实验室应用真菌团队在Journal of Agricultural and Food Chemistry（中科院1区TOP期刊，IF：5.7）在线发表了题为“Molecular Profiling of Rice Straw Degradability Discrepancy in Stropharia rugosoannulata Core Germplasm”的研究论文。该研究在构建了大球盖菇核心种质资源库的基础上，系统比较了大球盖菇核心种质的木质纤维素酶活性，结合转录组测序与基因差异表达分析，探究了不同大球盖菇菌株对水稻秸秆降解能力差异的分子机制。该研究对提高大球盖菇生产效率，促进水稻秸秆的资源化利用具有重要意义。
水稻秸秆是自然界中丰富的可再生资源，全球每年生产的数量巨大，达到8-10亿吨，其管理和可持续利用面临着重大挑战。水稻秸秆中纤维素、半纤维素和木质素紧密嵌合，形成了抗微生物降解屏障，木质纤维素的不充分降解影响了秸秆直接还田的效果。研究表明以大球盖菇为代表的稻菇轮作能促进稻秆木质纤维素的降解，是一种有效处理水稻秸秆的农作模式。然而不同大球盖菇菌株的木质纤维素降解能力存在较大差异和特异性，但造成此降解能力差异性的分子机制不清晰。
该团队在国内收集到42个大球盖菇菌株，利用ISSR（Inter-Simple Sequence Repeat）标记分析其遗传多样性，并构建了大球盖菇核心种质资源库，包含14株核心菌株。接种于稻秆培养基后，系统比较了大球盖菇核心菌株的菌丝生长速度，漆酶、羧甲基纤维素酶、滤纸酶、木聚糖酶和过氧化物酶等胞外酶活性，以及稻秆木质素与纤维素的降解率，筛选出强降解能力的SA44菌株和弱强降解能力的SA07菌株。SA44和SA07的漆酶活性相差10倍，参与纤维素和半纤维素水解的胞外酶活性相差1.5倍。进一步对SA44和SA07在稻秆培养基中生长7 d、14 d和21 d三个时间段的样本进行转录组测序。基因表达分析表明编码漆酶、锰过氧化物酶等木质素修饰（Lignin modifying enzymes，LMEs），葡萄糖氧化酶和乙二醛氧化酶等木质素降解辅助酶（Lignin degrading auxiliary enzymes，LDAs），糖苷水解酶和解毒蛋白的基因在SA44和SA07间存在差异表达，导致其木质纤维素水解酶活性的差异，进而导致其木质纤维素降解能力的差异。
本研究获得了湖北省重点研发计划和湖北省食用菌产业技术体系项目的资助。肖扬教授为论文的通讯作者。
文章链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.4c05965
大球盖菇菌株对水稻秸秆降解能力差异的分子机制模型
