银耳与香灰菌相互作用的分子机理研究

Tremella fuciformis, also known as white wood-ear, is an edible and medicinal mushroom with high economic value. Since the ancient times, it is a delicious food for Chinese people and also a famous tonic in Chinese traditional medicine. China is not only the oldest country of recognition, utilization and artificial cultivation of T. fuciformis, but now also the biggest country of production, consumption and export of T. fuciformis in the world. T. fuciformis is always associated with Hypoxylon sp. to grow and develop whether in wild state or in artificial cultivation situation. Up to now, the mechanism of interaction between T. fuciformis and Hypoxylon sp. is still not very clear. In this study, the transcriptomes of T. fuciformis, Hapoxylon sp., and the mixed T. fuciformis and Hypoxylon sp. in co-culture will be investigated by RNA-Seq. The transcriptome maps of T. fuciformis and Hapoxylon sp. before and after interaction with each other will be constructed through de novo assembly and mapping to the two reference genomes. Differentially expressed genes will be identified and functions of some critical differentially expressed genes will be studied using RNAi technique. The results will be used to elucidate the molecular mechanism of interaction between T. fuciformis and Hypoxylon sp. This study could not only further enrich the fundamental theory of fungal growth and development, but also guide the cultivation practice and improve the production of T. fuciformis as well.

银耳（Tremella fuciformis），又名白木耳，是一种经济价值很高的食药用真菌。自古以来，银耳就是人们餐桌上的一种珍品，同时也是传统中医药中的一种良药。我国是世界上最早认识、利用和人工栽培银耳的国家，目前更是银耳生产、消费和出口的大国。无论在野生状态下还是在人工栽培时，银耳的生长发育都离不开香灰菌（Hypoxylon sp.）。迄今为止，对银耳与香灰菌相互作用的机理仍知之甚少。本项目拟采用RNA-Seq技术，分别对银耳、香灰菌以及银耳与香灰菌共培养混合的转录组进行测序，并利用从头组装和与参考基因组匹配的方法，分别构建银耳与香灰菌相互作用前后的转录组图谱，通过对比从而鉴定在银耳与香灰菌相互作用过程中差异表达的基因；同时利用RNAi技术研究一些关键差异表达基因的功能，探讨银耳与香灰菌相互作用的分子机理，为进一步丰富真菌生长发育的基础理论，指导银耳的生产实践及提高银耳的产量奠定基础。

银耳，又名白木耳。在野生状态和人工栽培时，银耳的生长发育都离不开香灰菌。本项目分别对单独的银耳菌丝（1）、与香灰菌相互作用后的银耳菌丝（2）、银耳菌丝与香灰菌菌丝相互作用后的混合菌丝（3）、相互作用后的香灰菌菌丝（4）及单独的香灰菌菌丝（5）这5个样品进行总RNA的提取、建库和转录组测序，组装和注释，分析了银耳在DEGs1-vs-2 ∩ DEGs1-vs-3和 香灰菌在DEGs5-vs-4 ∩ DEGs5-vs-3中的表达数据，银耳分别检测到314和197个上调基因，300和417个下调基因；而香灰分别检测到709和676个上调基因，828和861个下调基因。结合GO数据库对相互作用后银耳及香灰菌中的差异表达基因进行功能分类，可以分成生物过程、细胞组成和分子功能三类。这些差异表达基因在生物过程中主要富集在代谢过程，其次是细胞进程，表明这些代谢过程对于银耳子实体的发育和菌丝的生长是重要的。对于银耳，Unigene5430_All基因有结合阳离子、血红素、杂环化合物、有机环化合物和四吡咯的能力。对于香灰来说，Unigene4020_All是一种具有氧化还原酶活性、催化活性、结合阳离子及金属离子活性的交替氧化酶。KEGG分析筛选出了与银耳和香灰相互作用相关的几种代谢途径和信号途径。银耳中主要富集在各种氨基酸代谢、戊糖及葡萄糖醛酸转换、MAPK信号路径等，香灰菌中路径主要富集在次级代谢产物、抗生素的生物合成、淀粉和蔗糖的代谢等。分别进行了银耳和香灰菌的抗生素敏感性试验，克隆了银耳的gpd和香灰菌的gpd和α-tubulin启动子，构建了根癌农杆菌介导的银耳与香灰菌的遗传转化体系。分别构建了差异表达基因银耳过氧化氢酶-过氧化物酶基因、香灰菌AOX基因的干涉载体并进行转化，转化子经过PCR、Southern blot、qRT-PCR、酶活测定对进行了验证，证实了这两个基因的功能。此外，也对银耳G信号转导、硝基还原酶、糖苷水解酶/脱乙酰酶、香灰菌的糖苷水解酶、漆酶等相互作用差异表达基因进行了功能验证。本研究在分子水平上对银耳与香灰菌相互作用的分子机理进行了初步探讨，为指导银耳的生产及提高银耳的产量奠定基础。