汤姆青霉菌核结构、发育及其对氧胁迫和微生物诱导子的细胞响应研究

菌核是某些青霉菌株的重要特征，汤姆青霉PT95菌株能形成富含类胡萝卜素的菌核。目前尚无关于青霉菌核结构、发育及其对氧胁迫和微生物诱导子的细胞响应的研究报道。本项目拟采用电镜观察的方法研究PT95菌株菌核的结构和发育规律；在具有不同氧胁迫作用和添加不同微生物诱导子的固态培养基上，研究分析PT95菌株对氧胁迫和微生物诱导子的细胞响应，主要研究氧胁迫和微生物诱导子对菌核发育、结构和菌核生物量的影响，以及对菌核发育期间细胞内脂质过氧化水平、抗氧化代谢的影响；最后通过分析PT95菌株对氧胁迫和微生物诱导子的细胞响应与菌核生物量、类胡萝卜素产率之间的相关性，从细胞响应的角度阐明氧胁迫和微生物诱导子影响PT95菌株菌核生物量和类胡萝卜素产率的机理。本项目既可填补关于青霉菌核结构和发育的研究空白，亦可为利用氧胁迫培养和诱导培养手段来提高PT95菌株的菌核生物量和类胡萝卜素产率提供理论和方法上的依据。

完成了对汤姆青霉PT95和Q1菌株的分类鉴定，PT95和Q1菌株与汤姆青霉（登录号NR077159）的ITS基因序列相似性达到100%，因此将PT95和Q1菌株鉴定为汤姆青霉（Penicillium thomii）。进行了关于汤姆青霉PT95和Q1菌株的水平板（Wet-plate）培养研究，证明两个菌株都可以用水平板培养的方法获得菌核。对汤姆青霉PT95菌株菌核结构和发育规律进行了初步研究，发现其菌核外壳的类膜组织由大量的小球构成，膜下是由菌丝体构成的骨架（即皮质），里面是由菌丝体膨胀缠绕形成的髓；菌核经过起始阶段、生长阶段和成熟阶段完成发育，其发育类型为松散型。以PDA和MEA培养基作为基础培养基，分别研究了Cu、H2O2和百草枯（Paraquat）导致的氧胁迫对PT95和Q1菌株菌核分化、菌落形态以及菌核生物量和类胡萝卜素含量的影响。随着培养基氧胁迫水平的提高，两株菌株渗出液出现的时间、菌核出现的时间以及菌核成熟的时间提前了1-3天，菌核的直径也增大了。在不同氧胁迫培养条件下，两株菌株的菌落基本由菌核组成。PT95和Q1菌株的菌核生物量及菌核中类胡萝卜素含量与氧胁迫呈一定的正相关性。分析了氧胁迫对PT95和Q1菌株脂质过氧化及抗氧化代谢的影响，结果表明PT95和Q1菌株的脂质过氧化水平与氧胁迫呈一定的正相关性。在低氧胁迫条件下两株菌株菌核中的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）和谷胱苷肽还原酶（GR）等抗氧化酶活力较高，APX和GPX为主要的抗氧化酶；两株菌株菌核提取物的DPPH自由基清除能力、亚铁离子螯合能力以及还原能力等非酶抗氧化性较强。说明在低氧胁迫条件下，PT95和Q1菌株主要通过产生抗氧化酶和非酶抗氧化物质来度过不良环境；而在高氧胁迫条件下，机体产生的抗氧化酶和非酶抗氧化物质不足以保护自身，就通过分化形成更多的菌核来帮助菌株度过不良环境，以期达到保护机体的目的。研究了氧胁迫对PT95和Q1菌株抗坏血酸-谷胱苷肽（AsA-GSH）循环的影响，结果表明，AsA和DHA含量与氧胁迫呈一定的正相关性，GSH和GSSG含量与氧胁迫也呈一定的正相关性；MDHAR活力总体上与氧胁迫呈正相关性，这有助于将MDHA和DHA还原为AsA，对机体适应氧胁迫环境非常重要。