退化丝状真菌的线粒体蛋白质组学与蛋白基因功能研究

丝状真菌在继代培养过程中会产生高频率的自发退化，表现为菌落角变或产生大量气生菌丝、子实体或分子孢子产生能力显著下降，往往给工业化生产带来重大损失。我们前期以昆虫真菌为对象的研究证明真菌菌种退化为老化现象，细胞富含高水平的活性氧ROS，线粒体功能紊乱。大量研究已证明了生物体老化与线粒体有着密切的关联性，本项目将以具有完备基因组信息及良好研究背景的构巢曲霉为对象，分离野生型与退化角变子的完整线粒体，提取线粒体蛋白，进行变性、非变性双相凝胶电泳分析，结合label-free高通量质谱分析，获得表达或修饰水平差异显著的蛋白种类，通过基因缺失或RNA干扰等技术，研究差异显著目标蛋白基因功能，从线粒体呼吸或ROS产生等相关水平解释真菌退化的分子机理。通过高水平表达过氧化氢酶等，探索基因工程手段提高菌种稳定性的可行性。本项目的开展有利于为真菌菌种稳定保藏、退化预防及治理提供理论依据和技术支撑。

丝状真菌如蛹虫草、金龟子绿僵菌和构巢曲霉等在继代培养过程中会发生高频率的菌种退化，表现为产孢、有性生殖、子实体产生及次级代谢产物合成能力下降或丧失等，给经济真菌的大规模生产带来重大损失。以不同真菌为对象，我们的研究表明真菌菌种退化与真菌细胞自发产生的氧化应激有关、线粒体功能紊乱有关。在蛹虫草中过表达抗氧化的谷光甘肽过氧化物酶基因能够恢复退化菌株重新产生子实体，同时可以延续正常菌株的退化频率。以模式真菌构巢曲霉为对象开展了非标记线粒体蛋白质组研究，结合细胞生物学及生化研究，我们发现与野生型相比，退化角变子菌株表现出典型的细胞凋亡特征，包括细胞富含高水平的活性氧、线粒体呼吸代谢增强、细胞色素c释放、钙离子浓度增加以及凋亡诱导因子蛋白上调等。然而，退化菌株没有表现出生长停滞的死亡现象，这可能于角变子菌株线粒体中抗凋亡蛋白上升、热激蛋白Hsp70上调和参与线粒体DNA损伤修复的蛋白上升等有关。通过本项目的研究，不仅为丝状真菌菌株退化预防提供了可监测指标，对于理解真菌菌种退化的生理代谢以及以为线粒体为中心的蛋白调控网络起到了重要的推动作用。