IF 4.670| BioTNT助力生物学研究：基于蛋白质组学与代谢组学联合分析揭示氧化还原酶活性在枸杞沙棘基质促食用菌生长中的关键作用
2025年3月，青海大学在国际期刊《Frontiers in Nutrition》上发表的，题为“Combined analysis of proteomics and metabolism reveals critical roles of oxidoreductase activity in mushrooms stimulated by wolfberry and sea buckthorn substrates”的论文。Yuan Zhao,Hongying Li同位第一作者，Yuan Zhao为通讯作者。
背景：栽培食用菌是一种将农林副产品转化为有价值蘑菇产品的高效生物方法，直接将木质纤维素废弃物与人类食物消费联系起来。在蘑菇栽培中广泛使用了各种基质。例如，使用废弃的苹果木作为锯末栽培 Pleurotus ostreatus 和 Lentinula edodes 是很常见的。此外，Karshinsk 豌豆灌木（Caragana korshinskii Kom.）被用作栽培多种 Pleurotus spp. 的基质元素，包括 Pleurotus eryngii、Pleurotus ostreatus 和 Pleurotus tuoliensis。另一个值得注意的例子是沙棘（Hippophae rhamnoides L.），这是一种富含营养成分（如油酸、蛋白质、氨基酸和钾）的落叶灌木，具有营养价值和治疗用途。而枸杞（Lycium barbarum L.）是一种著名的中国草药，由于其多种成分（包括氨基酸、多酚、类胡萝卜素、多糖、有机酸、脂肪酸、植物甾醇及其衍生物），提供了许多营养和功能益处。然而，关于使用沙棘和枸杞作为蘑菇栽培基质的研究很少，这主要是由于当地实践和生产需求。将这些新基质引入 Pleurotus spp. 栽培中，鼓励了木质纤维素废弃物的有效利用，并有助于缓解棉花壳等传统原材料的短缺。我们的初步研究表明，沙棘和枸杞在蘑菇栽培中具有多种优势，使它们成为有前景的基质资源。尽管它们具有潜力，但蘑菇子实体的发育是一个非常复杂的过程。各种细胞机制、遗传因素、生理方面和环境影响都调节这个过程，所有这些都对确保成功结果实体至关重要。例如，细胞氧化还原稳态是一个确保细胞内还原和氧化反应平衡的重要且动态过程，它由广泛的氧化还原酶网络、小分子抗氧化剂和活性物质组成，调节蘑菇的发育。然而，这两种基质影响蘑菇发育的分子机制尚不清楚。
研究信息：在本研究中，我们通过整合蛋白质组学和代谢组学评估了在 SBK 和 WB 基质上栽培的蘑菇子实体，并将其与苹果木质锯末（AW）基质进行了比较。本研究旨在提供初步数据，解读蘑菇中响应不同基质效应的关键代谢途径和基因。此外，我们还使用 qPCR 验证了 SBK 和 WB 基质蘑菇样本中关键基因与 AW 的变化。鉴定这两种基质蘑菇的关键调节因子将有助于指导精确的基因编辑策略，最终提高蘑菇生产的经济效益。
使用产品：
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A2030A001
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120T
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通过qPCR验证差异表达基因（DEGs）
为了验证蛋白质组分析所获得的基因表达结果，我们进行了qPCR实验。按照Thermo Fisher（位于美国加利福尼亚州卡尔斯巴德市）提供的Trizol试剂的说明书，提取总RNA。利用NanoDrop分光光度计测定RNA的浓度。通过qRT-PCR，我们在用WB和SBK培养的蘑菇子实体中确认了8个共同的差异丰度蛋白（DAPs）。引物的详细信息见补充材料表S1。采用PrimeScript RT Master Mix（Perfect Real Time，Takara公司，中国上海）和miRNA RT-PCR设备（BioTNT，A2030A001-120?T，中国杭州）将提取的RNA逆转录成cDNA，得到的cDNA保存于−20°C（27）。qPCR反应体系包含10?μL UNICONTM qPCR SYBR Green Master Mix、1?μL引物混合物（200?nM）、6?μL cDNA模板和6?μL无RNase的ddH?O。热循环程序设置如下：进行40个循环，每个循环包括95°C下3分钟、95°C下10秒、65°C下20秒、72°C下30秒；最终阶段为65°C下1分钟和95°C下15秒。采用2−ΔΔCt法计算相对mRNA表达水平，以16S rRNA作为参考基因进行比较。为确保结果的可重复性和可靠性，每个反应均重复三次。
结果：
在蘑菇子实体中由WB和SBK相对于AW诱导的重叠差异丰度蛋白。（A，B）分别是WB或SBK相对于AW的差异丰度蛋白（DAPs）列表的火山图。极具显著差异的重叠DAPs以不同颜色的字体突出显示。（C–J）分别是通过qPCR对在WB或SBK中相对于AW上调的重叠DAPs进行验证。不同的字母表示在不同蘑菇子实体中WB、SBK和AW之间的显著差异。每个垂直条代表平均值n=3（±标准误）。
结论：本研究表明，枸杞（WB）和沙棘（SBK）这两种基质对蘑菇的营养特性有促进作用，包括粗蛋白和纤维。因此，我们结合蛋白质组学和代谢组学分析，以鉴定蘑菇子实体中受WB和SBK影响的关键基因和生物途径，从而进一步揭示这两种基质促进作用的关键分子特征。由于这两种基质的作用，我们证实了参与碳同化途径和氧化还原酶活性的八个基因的表达增强。证据表明，碳代谢和氧化还原酶途径的重新编程在蘑菇对WB和SBK基质的增强响应中起着关键作用。这项研究可能为通过靶向遗传修饰提高蘑菇生产的经济效益提供信息。