《Postharvest Biology and Technology》：FfMYB11 regulates postharvest toughening at the stipe base of
Flammulina filiformis by activating
FfCDA3 and
FfCDA12
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香菇基部硬化分子機(jī)制研究揭示FfMYB11調(diào)控殼聚糖合成基因表達(dá)促進(jìn)細(xì)胞壁改性
作者：賈 Wanting、李云志、侯 Ludan、張澤華、劉靜宇、孟俊龍、常明昌、張曉宇、田世平、鄧冰
單位：山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，晉中 030801，中國(guó)
摘要
在采后過(guò)程中，Flammulina filiformis（一種可食用蘑菇）的質(zhì)地惡化是一個(gè)重要問(wèn)題，其中菌柄基部的硬化是導(dǎo)致這一現(xiàn)象的主要因素之一。本研究系統(tǒng)探討了調(diào)控這一硬化過(guò)程的分子機(jī)制。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在儲(chǔ)存期間，F. filiformis的菌柄基部硬度、韌性、剪切力和殼聚糖含量均有所增加，同時(shí)細(xì)胞壁也變厚。定量表達(dá)分析顯示FfMYB11基因在菌柄基部過(guò)度表達(dá)。此外，DNA親和純化測(cè)序（DAP-seq）分析發(fā)現(xiàn)其下游調(diào)控靶基因主要集中在殼聚糖代謝途徑中。啟動(dòng)子活性測(cè)定證實(shí)FfCDA3和FfCDA12的轉(zhuǎn)錄受到FfMYB11的直接激活。功能分析表明，FfMYB11的過(guò)表達(dá)增強(qiáng)了目標(biāo)基因的轉(zhuǎn)錄和細(xì)胞壁底物的積累，而其沉默則抑制了這些基因的表達(dá)并阻礙了細(xì)胞壁的沉積。這些發(fā)現(xiàn)表明FfMYB11是調(diào)控F. filiformis菌柄基部硬化的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子。通過(guò)鑒定FfMYB11及其作用機(jī)制，本研究為F. filiformis采后品質(zhì)下降提供了分子基礎(chǔ)，并為改進(jìn)保存方法提供了遺傳學(xué)依據(jù)。
引言
Flammulina filiformis因其美味和高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值而受到消費(fèi)者的喜愛(ài)（Attaran Dowom等，2019）。工業(yè)栽培技術(shù)的進(jìn)步使其成為全球五大栽培食用真菌之一（Fang等，2016）。然而，采后的F. filiformis容易出現(xiàn)衰老現(xiàn)象，如菌蓋開裂、菌柄伸長(zhǎng)和基部硬化等（Shi等，2018）。值得注意的是，F. filiformis的菌柄基部在儲(chǔ)存過(guò)程中會(huì)變硬，導(dǎo)致硬度增加、消化率降低，從而降低商業(yè)價(jià)值。
采后園藝產(chǎn)品的品質(zhì)通常會(huì)因質(zhì)地變化而下降。一方面，采后園藝產(chǎn)品會(huì)變軟，硬度降低，這主要是由于細(xì)胞壁降解酶活性增強(qiáng)，導(dǎo)致果膠和纖維素等成分降解，以及可溶性果膠和單糖的積累（Olmedo等，2021）。另一方面，某些園藝產(chǎn)品如山竹和芒果在儲(chǔ)存過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)質(zhì)地硬化，伴隨果汁含量減少和風(fēng)味下降（Kamdee等，2014；Nguyen等，2021）。園藝產(chǎn)品的硬化通常是由于應(yīng)激條件下苯丙素途徑的激活，從而促進(jìn)木質(zhì)素沉積，增強(qiáng)細(xì)胞壁強(qiáng)度（Wei等，2025）。盡管
F. filiformis在儲(chǔ)存過(guò)程中表現(xiàn)出與園藝產(chǎn)品類似的木質(zhì)化現(xiàn)象，但其在細(xì)胞壁組成和分類學(xué)上存在差異，表明其質(zhì)地變化由不同的機(jī)制引起（Zhang等，2025）。
有趣的是，F. filiformis的質(zhì)地硬化僅發(fā)生在菌柄基部。先前的研究表明，這種硬化可能是由于參與維持真菌形態(tài)完整性的關(guān)鍵細(xì)胞壁成分的生物合成增加（Deng等，2023；Zou等，2025）。作為另一種真菌，F. filiformis的細(xì)胞壁主要由殼聚糖、葡聚糖和糖蛋白組成（Colosimo等，2021；Zhou等，2019）。殼聚糖是一種線性多糖，由N-乙酰葡萄糖胺單體通過(guò)β-1,4-糖苷鍵連接而成；它通過(guò)分子間氫鍵形成穩(wěn)定的三級(jí)結(jié)構(gòu)，并與葡聚糖協(xié)同作用，構(gòu)建纖維狀細(xì)胞外基質(zhì)（Gow等，2017）。盡管殼聚糖在食用真菌的細(xì)胞壁中占比相對(duì)較小，但它對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度至關(guān)重要（Zou等，2025）。殼聚糖的酶促脫乙�；钦婢�(xì)胞壁動(dòng)態(tài)重塑的關(guān)鍵過(guò)程。殼聚糖通過(guò)殼聚糖脫乙酰酶（CDA）去除乙�；鶊F(tuán)轉(zhuǎn)化為殼聚糖；這一轉(zhuǎn)化改變了細(xì)胞壁聚合物的化學(xué)性質(zhì)，積累的殼聚糖顯著增強(qiáng)了細(xì)胞壁的機(jī)械強(qiáng)度和完整性。然而，采后F. filiformis菌柄基部硬化的轉(zhuǎn)錄機(jī)制仍不甚清楚。有必要系統(tǒng)研究其背后的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，特別是殼聚糖代謝在菌柄基部硬化中的作用。
轉(zhuǎn)錄調(diào)控是調(diào)控眾多生物過(guò)程的關(guān)鍵機(jī)制，包括生長(zhǎng)發(fā)育、應(yīng)激反應(yīng)和組織木質(zhì)化等，這些過(guò)程通常涉及多個(gè)調(diào)控因子，其中轉(zhuǎn)錄因子（TFs）起核心作用（Zhang等，2021b）。MYB家族是最大的轉(zhuǎn)錄因子家族之一，負(fù)責(zé)調(diào)控植物對(duì)各種非生物和生物脅迫的防御反應(yīng)、激素信號(hào)通路以及多種代謝和發(fā)育過(guò)程（Wu等，2024）。最近的研究發(fā)現(xiàn)了多個(gè)參與細(xì)胞壁生物合成的MYB家族成員（Yang等，2023）。例如，MdMYB44直接激活果膠甲基酯酶基因MdMPE3的表達(dá)，從而促進(jìn)蘋果果實(shí)的硬度（Yang等，2025）。在Arabidopsis thaliana中，MYB15通過(guò)直接誘導(dǎo)木質(zhì)素生物合成基因的轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)效應(yīng)子觸發(fā)的免疫過(guò)程中的木質(zhì)素積累（Kim等，2020）。在Aspergillus nidulans中，類似MYB的蛋白質(zhì)MyIA通過(guò)調(diào)控與有絲分裂細(xì)胞周期和海藻糖生物合成相關(guān)的基因表達(dá)，維持分生孢子的抗逆性和活力（Son等，2024）。然而，關(guān)于MYB轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控真菌細(xì)胞壁合成和重塑的研究仍較為有限。
本研究系統(tǒng)地分析了采后F. filiformis菌柄不同區(qū)域的質(zhì)地特性和微觀結(jié)構(gòu)特征，隨后研究了細(xì)胞壁成分及其相關(guān)酶活性的動(dòng)態(tài)變化。為了闡明這些變化的分子機(jī)制，分析了采后F. filiformis不同菌柄區(qū)域的MYB轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)譜。采用DNA親和純化測(cè)序（DAP-seq）預(yù)測(cè)下游靶基因，并通過(guò)雙熒光素酶報(bào)告系統(tǒng)（DLR）、酵母單雜交（Y1H）和電泳遷移率測(cè)定（EMSA）驗(yàn)證了TF-DNA相互作用。最后，通過(guò)過(guò)表達(dá)（OE）和沉默（RNAi）實(shí)驗(yàn)來(lái)功能解析該轉(zhuǎn)錄因子的作用。
實(shí)驗(yàn)材料
F. filiformis樣品來(lái)自山西玉坤農(nóng)業(yè)科技有限公司。實(shí)驗(yàn)選用的樣本具有完整的形態(tài)特征、潔白的顏色、無(wú)機(jī)械損傷、未開裂的菌蓋以及約9厘米的菌柄長(zhǎng)度。選取總長(zhǎng)度為9厘米的F. filiformis樣本，將其縱向切成8段，每段長(zhǎng)度為1厘米。位于菌蓋正下方的那一段被定義為菌柄。
儲(chǔ)存過(guò)程中F. filiformis的硬化和結(jié)構(gòu)變化
在儲(chǔ)存過(guò)程中，F. filiformis菌柄基部的硬度從0天逐漸增加，到第8天達(dá)到峰值，之后開始下降（圖1A）。雖然0天時(shí)F. filiformis的頂端硬度略高于基部，但在所有后續(xù)時(shí)間點(diǎn)都低于基部。F. filiformis基部的剪切力最初增加，在第6天達(dá)到7牛頓的最大值后開始下降。菌柄基部的剪切力始終較高。
討論
質(zhì)地硬化是采后園藝產(chǎn)品常見的品質(zhì)問(wèn)題，在可食用真菌中也很普遍。大量證據(jù)表明，這種惡化過(guò)程與細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的變化和特定細(xì)胞壁成分的異常沉積密切相關(guān)。例如，Pleurotus eryngii在低溫儲(chǔ)存過(guò)程中由于木質(zhì)素沉積而使菌柄硬度增加（Wang等，2020）。
結(jié)論
本研究系統(tǒng)分析了采后F. filiformis菌柄基部硬化的分子機(jī)制。轉(zhuǎn)錄譜分析顯示FfMYB11在此過(guò)程中上調(diào)。機(jī)制研究表明，F(xiàn)fMYB11直接結(jié)合到殼聚糖脫乙酰酶基因FfCDA3和FfCDA12的啟動(dòng)子上，激活它們的轉(zhuǎn)錄。功能實(shí)驗(yàn)表明，過(guò)表達(dá)FfMYB11增強(qiáng)了FfCDA3和FfCDA12的表達(dá)，從而促進(jìn)了殼聚糖的脫乙�；�。
CRediT作者貢獻(xiàn)聲明
張澤華：軟件開發(fā)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析。
劉靜宇：項(xiàng)目指導(dǎo)、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)管理。
孟俊龍：項(xiàng)目指導(dǎo)、資源協(xié)調(diào)、項(xiàng)目管理。
賈 Wanting：初稿撰寫、數(shù)據(jù)可視化、方法設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)管理、概念構(gòu)思。
李云志：結(jié)果驗(yàn)證、方法設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)管理。
侯 Ludan：項(xiàng)目指導(dǎo)、數(shù)據(jù)管理。
常明昌：項(xiàng)目指導(dǎo)、資源協(xié)調(diào)、項(xiàng)目申請(qǐng)、資金籌集。
張曉宇：項(xiàng)目指導(dǎo)、數(shù)據(jù)分析。
利益沖突聲明
我們聲明與所提交的工作沒(méi)有任何個(gè)人、財(cái)務(wù)、商業(yè)或關(guān)聯(lián)利益沖突。
致謝
本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（項(xiàng)目編號(hào)：32102053）、山西農(nóng)業(yè)大學(xué)的杰出青年學(xué)者培養(yǎng)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2022YQPYGC08）以及山西省重大科技項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：202301140601015）的資助。
