组学分析技术在食用菌中的研究进展

于 洋，张彦龙

（1.黑龙江大学 农业微生物技术教育部工程研究中心，黑龙江哈尔滨 150500； 2.黑龙江大学 生命科学学院，黑龙江哈尔滨 150080）

多组学分析技术主要从基因序列、转录本、蛋白质、生物小分子代谢物不同角度出发，在整体上探索生物体变化的规律[1]。多组学分析技术主要包括基因序列对应的基因组学技术、转录本对应的转录组学技术、蛋白质对应的蛋白质组学技术，生物小分子代谢物对应的代谢组学技术等。食用菌是一种可以供人们食用的大型真菌，不仅营养价值丰富，具有极佳的口感。而且种类繁多。如今，已经通过栽培技术开始栽培食用菌，并且为种植菌农带来巨大的经济效益，但同时由于人们对食用菌了解还处于发展阶段，使一些问题还不能解决，导致菌农利益亏损，通过组学分析技术对食用菌在分子方面进行深入研究，对日后食用菌的改善有巨大意义。因此，本文对基因组学、转录组、蛋白组、代谢组及多组学联合分析在食用菌中的应用及展望进行综述。

1 基因组学在食用菌研究中的应用

1.1 基因组学技术在食用菌中的应用

基因组学在食用菌中应用最广泛的是全基因组学技术。草菇是作为最常见的食用菌之一，由于它的营养物质丰富，深受人们喜爱，但因其在生长发育过程中生物转换效率较低，使草菇的发展受到限制。研究者将草菇的全基因组进行高通量测序后，得到35.7 Mb的基因组数据。测序结果显示，草菇生物转化率低的主要原因之一可能是由于草菇中缺少降解木质素能力的酶，即木质素降解酶系统[2]。灵芝是食用菌中被人们熟知的名贵药材，全基因组测序结果为38.24 Mb，其中包含基因数12 080个。测序后注释了16个漆酶、7个氧化酵素、9个乙二醛氧化酶类、40个促进几丁质降解的酶，此外还比对到36个与降解木质素相关的氧化还原酶基因。

此外，在裂褶菌以及金针菇全基因组的数据中同样也发现与降解木质素有关的基因，为后续食用菌的研究提供了依据[3]。

1.2 转录组学在食用菌中的应用

转录组学分析技术是通过转录组测序后，寻找差异基因并且探究不同品种或不同发育时期基因表达量的不同。双孢蘑菇不仅味道鲜美，而且营养丰富，是人们生活中常见的食用菌，但双孢蘑菇容易褐变，因而不易贮藏。2019年，彭博等[4]通过对不同贮藏时间的双孢蘑菇菌盖进行转录组测序，筛选出一些和酶促褐变有关的基因，为后续双孢蘑菇在改良褐变基因的研究上提供参考。黑木耳是最受人们喜爱的食用菌，并为菌农提供了极大收益，它的价格往往取决于它的耳型，对不同性状的（无筋、半筋、全筋）的黑木耳进行转录组测序，筛选出一些与黑木耳褶皱有关的基因，对后续黑木耳基因性状的研究提供了参考。转录组测序技术对食用菌后续分子方面的研究提供了极大帮助。

1.3 代谢组学在食用菌中的应用

目前，代谢组学在食用菌中的应用没有其他组学广泛，李康乐[5]利用HPLC-MS的代谢组方法对几种不同的食用菌及其他真菌的代谢组进行差异比较分析，为后续食用菌代谢组的研究提供参考价值。

1.4 蛋白组学在食用菌中的应用

蛋白质组学不仅是功能基因组学的重要组分，还是研究生命生理机制的重要研究。张美敬[6]对经过高温胁迫后的平菇进行蛋白质组学研究，起主导作用的蛋白主要分布在线粒体、内质网以及分泌途径中。冯军胜等对不同发育时期的平菇进行蛋白质组学分析，共发现214个差异表达蛋白，主要集中在抗氧化活性、磷酸化修饰以及信号通路途径等。

2 不同组学技术结合在食用菌中的应用

多组学联合分析就是将基因组学、转录组学、代谢组学等技术相互结合，各组技术互相取长补短达到最好的分析效果。它作为研究生命机体的一个比较新颖的方向和思路，虽然已经在医学、植物、微生物等方面有了一定的应用基础，但是由于数据分析时，深入研究复杂，联合分析会存在一定的难度。多组学联用技术已在食用菌中得到应用，赵旭[7]以香菇为主栽品种，以及经诱变和筛选得到的高温恢复型菌株IN44为供试材料，通过测定两种菌株的表型指标，评估香菇菌株在应答高温助迫后的内参基因筛选及转录组学、蛋白组学、代谢组学检测技术，从转录、蛋白和代谢水平解析香菇应答高温胁迫过程中的分子表达模式，探究高温胁迫中的分子机理，对后续香菇的改善栽培条件有重要的指导意义。

3 结语

随着组学分析技术的不断完善，对食用菌的研究也在不断深入，通过全基因组序列测序可以让研究者更深入地了解不同种类的食用菌的基因数据，通过转录组分析，可以探究一些同种类食用菌不同表现型的基因表达差异。代谢组学是采用定量和定性的方法探究食用菌中维持生物体正常生长发育功能的小分子化合物；蛋白质组学是探究生食用菌生长发育的蛋白质变化[8]。如今代谢组以及蛋白质组学在食用菌中运用较少，但由于基因组和转录组的基础已经打好，后续在食用菌的研究方面会不断进行完善，再将多组学联用技术应用到食用菌中，与栽培产业结合，一定会为食用菌产业带来更大的效益，相信组学分析技术的研究，将为食用菌产业开启更为广阔的应用前景[9]。