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吕贝贝:寻找草菇低温自溶的关键基因

发布日期: 2019-08-15   来源:中国食用菌商务网

    为解析草菇不耐低温的分子机理,本项目通过紫外诱变的方法筛选出耐低温的草菇突变菌株Vtlt-1, 运用表达谱芯片技术解析原始菌株和突变菌株的表达谱差异,试验验证表达谱检测结果,并运用生物信息学方法解析结果发现差异基因的生物学通路富集在次生代谢物质的合成、糖代谢和氨基酸代谢等生物代谢途径,分析突变菌株耐低温的代谢机制,推测这些途径可能参与草菇低温自溶的生理过程。
  主笔发表SCI论文1篇,中文核心期刊发表论文1篇;申请了7项发明型专利……这是上海市农业科学院生物技术研究所的吕贝贝主持农口系统青年人才成长计划三年拿出的“成绩单”。“草菇大家都爱吃吧,但是这个价格并不高的食用菌却是很傲娇的……”热情开朗的吕贝贝,同记者聊起草菇,话匣子一下子就打开了。
  博后时期就开始研究草菇
  草菇因为营养价值高,口感佳,被广大市民喜爱。如此受欢迎的草菇,为什么不能规模化种植,解决季节性上市的问题呢?吕贝贝告诉记者,草菇生长喜好高温高湿环境,适合在热带、亚热带地区栽培。温度是影响草菇生长发育最重要的因素,也极大地影响草菇的品质和产量。另外,草菇的生长还需要较高的湿度,由于我国长江以北地区,大部分时间温度较低,气候干燥,适应草菇种植的时间极短,不利于大规模栽培。
  同时,草菇是食用菌中最不易保鲜贮藏的菇类,其货架期极短,保鲜问题是草菇生产中的一大制约因素。草菇的低温自溶问题是草菇商业化生产的关键制约因素,而耐低温草菇品种的培育成为草菇育种的焦点,同时其耐低温的分子机理也是目前草菇的研究热点。关于草菇低温自溶的分子机制的研究已有数十年的历史,但是由于基因组信息未知和技术方面原因,取得成果也少之又少。吕贝贝在博士后期间一直从事草菇不耐低温分子机制的研究,成功建立了草菇基因组重排育种的技术体系,同时为验证外源基因在草菇中的表达情况,优化了草菇的基因表达密码子,获得一套草菇的最优密码子。吕贝贝说:“这些都为这次课题的开展提供了良好的研究基础。”
  抽丝剥茧寻找关键基因
  “找到导致这些问题发生的关键基因,就是我的研究内容。”吕贝贝介绍,这个课题就是研究利用紫外诱变育种技术培育出耐低温草菇突变菌株,以突变菌株和原始出发菌株V23为样品,依据2013年公布的草菇全基因组信息,利用表达谱芯片技术,在转录组及其基因簇水平分析突变菌株的耐低温分子机制,同时为解决草菇低温自溶问题提供全面而丰富的理论基础,为解决草菇不耐低温储藏问题提供指导方向。
  草菇有1万多个基因,从这1万多个基因里如何寻找到草菇低温自溶关键基因,吕贝贝也经历过迷茫时期。对筛选出的耐低温菌株进行出菇实验和子实体低温储藏能力比较,选育出子实体低温储藏时间最长的突变菌株,这个过程虽历时一年但团队进行得比较顺利。利用表达谱芯片技术获得耐低温菌株与出发菌株的转录组信息,难题也随之显现:用何种分析模块才能筛选出关键基因?吕贝贝和团队成员苦苦思索,多方讨论,要知道,这是首次利用选育的耐低温菌株从整个转录组的水平上进行耐低温机制的研究,并没有现成的模块。经过两年时间,团队将低温诱导过程中的草菇转录组数据进行的SOM分析结合基因在耐低温突变菌株和原始菌株的表达趋势比对分析,利用这一新型数据分析模型筛选出5个低温自溶的关键基因,为草菇的遗传改良提供了重要基础。
  “只有找到关键基因,才能从根本解决草菇低温自溶的问题。”过程既繁琐又艰辛,吕贝贝却始终没有想过放弃,“目前根据草菇的组学解析已经初步解析与低温自溶相关的代谢通路,但是代谢通路中关键基因的功能验证还需要建立稳定的遗传转化体系以及高效的基因敲除和基因过表达技术体系,这些体系的高效和稳定表达是后续关键基因功能验证的技术关键,也是将来的研究重点。”吕贝贝如此说道。
 

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