采后食用菌细胞壁次生代谢规律及其与质构劣变的关系研究

采后食用菌由于代谢强度高，易发生老化（木质化）、软化等质构劣变，是制约保鲜和货架寿命的重要因素之一。虽然对于植物性农产品组织的细胞壁次生代谢与质构变化机理已有比较系统的了解，但食用菌属于真菌类，其子实体细胞壁的组成成分、代谢特征及相关代谢酶类与高等植物来源的农产品存在显著差异。目前对食用菌子实体质构劣变的机理探索尚不够深入，尤其是细胞壁结构及其代谢规律尚缺乏系统的研究。本项目拟以双孢蘑菇、草菇和香菇为典型试材，系统研究采后食用菌细胞壁组分在贮藏过程中的变化规律，研究细胞壁次生代谢主要相关酶活性变化及主要编码基因的表达变化与调控规律，并构建质构变化相关cDNA文库，克隆质构变化相关基因，研究部分质构变化相关基因的特性。综合分析食用菌细胞壁次生代谢与食用菌质构劣变的关系，鉴别影响食用菌质构品质变化的关键因子。研究成果可为维护保鲜贮运中食用菌的品质、延长保鲜期和货架寿命提供理论依据和实践指导。

木质化、软化等质构劣变是影响食用菌品质和制约其保鲜和货架寿命的重要因素。本项目以双孢蘑菇和香菇为典型试材，系统研究了食用菌质构变化的影响因素、相关的细胞壁组分变化、次生代谢主要酶活性，以及细胞壁组分主要代谢途径上的分子生物学变化。主要研究结果如下：.1. 揭示了双孢蘑菇和香菇质构变化的主要影响因素。气调处理造成的缺氧胁迫是导致食用菌软化的重要因素，贮藏环境中的二氧化碳积累加重了软化进程，而在常规大气中的低胁迫贮藏有利于组织木质化的进程。离子螯合剂、氯化钙和柠檬酸复合保鲜剂、茉莉酸甲酯、短波紫外线等处理有助于抑制主要细胞壁降解酶的活性，维持抗氧化系统的活性，从而有助于食用菌细胞壁的稳定，可显著减缓食用菌质构的变化。.2. 成功构建了食用菌质构变化模型。采用气调处理方法，形成缺氧和高二氧化碳积累的胁迫环境，诱导了香菇组织的显著软化，成功获得了软化香菇材料；用常规贮藏方法获得了具有一定硬化特征的香菇组织材料，可用于进一步次生代谢和分子生物学研究。.3. 揭示了食用菌质构变化相关的细胞壁次生代谢规律。硬化香菇组织中下降最显著的是蛋白质组分和总可溶性糖，且伴随着纤维素和几丁质含量的显著上升；而软化香菇、蘑菇组织的特征性变化是纤维素、葡聚糖和几丁质的显著下降，以及主要细胞壁降解酶活性的显著上升。.4. 研究了香菇组织软化的分子生物学机制。对香菇软化组织的转录组测序分析结果表明，香菇组织的软化进程伴随着近3000个基因的显著表达改变，其中纤维素、葡聚糖、木聚糖、氨基糖和核苷糖代谢途径、戊糖和葡萄糖醛酸酯互变通路上的主要代谢酶编码基因的表达发生了显著上调。利用RT-qPCR证实了编码纤维素酶、葡聚糖酶和几丁质酶的8个基因的上调表达，证实了细胞壁多糖和几丁质的降解是软化发生的重要分子生物学成因。转录组学分析还证实了食用菌组织中果胶代谢途径的存在以及木聚糖、阿拉伯聚糖和多聚半乳糖醛酸等组分在质构形成中的可能作用。.总体上，食用菌质构变化主要与细胞壁中多糖和氨基多糖的的次生代谢密切相关。这一系列变化是由细胞壁组分代谢通路上的关键基因表达所严格控制的。本项目研究成果为今后进一步阐明食用菌质构变化的生物化学和分子生物学原因，以及开发质构变化的调控技术措施建立了理论基础。