香菇转色过程中细胞结构的变化--严冬

2020年08月12日 15:51　　浏览次数：1203

各位同事，大家下午好，我是食用菌研究室的严冬。今天要和大家分享的是香菇转色过程中细胞结构的变化。

香菇是我国年产量最大的食用菌种类，2018年占全国食用菌总产量的27.5%。香菇的栽培周期可分为营养菌丝生长、菌丝转色形成、原基形成、子实体生长四个阶段。相较于其他食用菌种类，菌丝转色是香菇独特的生产环节。转色，是指香菇菌丝发育到一定时期，在内外条件刺激下形成一层薄膜，同时分泌色素，菌棒表面由白色转成淡褐色至深红色，最后使菌棒表面布满褐色的菌膜。转色是香菇生长过程由营养生长转为子实体发育的标志。转色的好坏直接关系到香菇的产量与品质。同时也是生产实践中经常出现问题的环节。目前主要通过调节温度、湿度、通风以及光照等外界环境来控制转色过程。但是这一过程较难控制，因为转色效果不佳，使香菇减产、品质下降的情况时有发生。

目前对香菇菌丝转色的研究多侧重于菌棒形态学及管理经验性报道，关于香菇菌丝转色的机理研究较为薄弱。我们从香菇菌丝转色过程的色素和细胞的超微结构入手，对转色菌丝进行了细胞生物学研究。

我们首先采用酸化沉淀法提取转色期的菌皮色素。紫外-可见光谱分析结果显示：色素提取物在紫外区具有强吸收，从最大吸收峰位置开始，随波长的逐渐增大，吸光度呈现下降的变化趋势，符合黑色素最重要的特征。利用红外光谱对色素提取物的特异官能团进行分析，表明在结构上含有羟基、氨基和甲基等基团，具有真菌黑色素的典型特征。元素分析结果表明色素提取物中C、H、N、O、S的含量分别为58%、6%、4%、29%和2%。上述结果表明，香菇在转色过程中合成的色素为两种以上黑色素的混合物。

透射电子显微镜观察发现，转色菌丝的电子密度极高，黑色素以颗粒状、囊泡包裹状和多聚物三种形式存在，大小直径由15-100 nm不等。转色期菌丝细胞的细胞壁呈黑色素化，被黑色素填充，细胞壁厚度为白色的未转色菌丝的3~5倍，细胞壁积分光密度仅为白色的未转色菌丝的1/2。转色期细胞内的黑色素积累过程可以被描述为以下情况：（1）黑色素颗粒聚集为多聚物，在胞质大量积累，并充满胞质；（2）黑色素颗粒填充细胞膜与细胞壁间隙，形成高密度、分层的厚细胞壁；（3）部分细胞向细胞壁外分泌黑色素，填充细胞间质。我们还在转色菌丝细胞内观察到了类似哺乳动物黑色素体的结构，并将黑色素体的形成过程归纳为内质网聚集、多泡小体聚集、孔隙结构和致密无孔隙结构四中类型。每个菌丝细胞内可能存在一至多种黑色素体结构。同时，已有报道表明在香菇中存在自噬相关基因，western blot等结果发现ATG8蛋白表达量在转色前后发生变化，暗示自噬可能参与了香菇菌丝转色过程。我们在转色细胞内也多次观察到了双层膜包裹的、内含线粒体或内质网等胞浆成分的自噬体类似结构，另外还包括单层膜包裹，胞浆成分已降解或正在降解的次级自噬体结构。后续工作将利用免疫电镜对香菇自噬基因进行细胞定位，并开展自噬基因功能研究。

今天和大家分享到此结束，希望在不久的将来还有机会和大家分享更多的研究结果，感谢大家的收听。

来源：植环所广播站