蛹虫草菌生物合成虫草素的研究进展

蛹虫草Cordyceps militaris是我国传统的药用真菌,虫草素是蛹虫草的主要活性成分,具有抗癌、抗肿瘤、抗病毒等多种生理功能。蛹虫草菌液体发酵是最有希望实现高效生产虫草素的途径,但现阶段生产强度低,亟需应用发酵工程及代谢工程手段提高虫草素产量。文中对液体发酵体系中培养基组分(碳/氮源、前体物质、金属离子等)和培养条件(pH、溶氧量、光照等)对虫草素产量的影响进行了总结,并对虫草素的分离纯化、生物合成基因簇及合成代谢途径进行了阐述,最后探讨了实现虫草素高效生产的关键环节。     

基于转录组分析酸枣仁斯皮诺素生物合成途径的相关基因

采用转录组测序技术分析酸枣仁(Ziziphi spinosae semen)不同发育时期基因表达差异,识别酸枣仁黄酮生物合成途径的相关基因,为进一步分析酸枣仁中黄酮类成分生物合成相关酶基因提供研究基础.以3个不同生长发育时期的酸枣仁样本为供试材料,采用Illumina Hiseq 4000进行转录组测序,并从头拼接,对转录本进行功能注释和差异性分析.经StringTie软件组装拼接得到74472个转录本,其中有26.83％在NR、Swiss-Prot、Pfam、GO、KOG、KEGG数据库中得到注释;代谢通路分析结果发现,在酸枣仁转录组中与黄酮类合成途径相关的11条差异表达基因可能编码斯皮诺素合成途径的一些酶类.酸枣仁中黄酮类成分斯皮诺素相关转录本信息为阐明斯皮诺素在生长期的积累提供重要依据,为提高酸枣仁品质研究提供参考.     

虫草素产量不同的蛹虫草菌株代谢组差异

为探究虫草素高产和低产的两株蛹虫草菌代谢差异及其与虫草素代谢的关联性,本研究采用UPLC-QTOF-MS广泛靶向代谢组学技术和多元统计分析方法,结合相同蛹虫草菌不同发酵时间的菌丝体差异代谢物相对含量的变化情况,比较了两株蛹虫草菌相同发酵时间的菌丝体代谢差异.结果 表明:蛹虫草ClCC 14014菌株发酵第20和10天的...     

蛹虫草组学研究进展

作为虫草属的模式种,蛹虫草是目前虫草类真菌中研究和应用最为广泛的物种之一。随着基因组序列的公布,蛹虫草组学水平的研究近年来取得了明显的进展。本文从基因组、线粒体基因组、甲基化组、转录组、蛋白质组、代谢网络等角度对蛹虫草组学水平的研究现状进行综述,期望对进一步推动蛹虫草的深入研究提供帮助。     

蛹虫草磷酸甲羟戊酸激酶和焦磷酸甲羟戊酸脱羧酶基因的功能分析

【目的】确定蛹虫草甲羟戊酸途径中的2个关键酶——磷酸甲羟戊酸激酶(CmErg8)和焦磷酸甲羟戊酸脱羧酶(CmErg19)的功能及其对麦角甾醇和虫草素含量的影响。【方法】通过生物信息学分析鉴定蛹虫草中CmErg8和CmErg19,并采用酵母互补确定其功能是否保守;以蛹虫草尿嘧啶营养缺陷型CmΔpyrG为背景菌株,利用农杆菌介导的转化方法对CmErg8和CmErg19进行过表达,观察其对麦角甾醇和虫草素含量的影响。【结果】CmErg8和CmErg19不能互补酵母erg8和erg19突变体的温度敏感表型;CmErg8和CmErg19过表达菌株中麦角甾醇和虫草素含量均有所增加,特别是CmErg19基因过表达可以使虫草素含量提升5倍左右。【结论】本研究揭示了蛹虫草CmErg8和CmErg19的功能,并且发现蛹虫草麦角甾醇合成通路基因可能会影响虫草素含量。     

低能离子束修饰蛹虫草菌株高产虫草素

虫草素具有抗肿瘤、免疫调节、抗炎等多种功效。为了更好地开发蛹虫草资源,选择合适剂量的低能离子束注入蛹虫草,优化虫草素的提取工艺条件,采用紫外分光光度法检测注入前后菌株中虫草素的含量。结果表明:最佳注入剂量为2.60×1015ions/cm2,虫草素最佳的微波-超声波提取工艺为:乙醇浓度70%,提取功率200W,提取时间110s,料液比1:240。选育出虫草素含量较高的15株菌株,最高含量达(11.924±0.063)mg/g,比原始菌株增长了近30%。     

液体培养蛹虫草虫草素和腺苷的代谢量

为提高虫草素和腺苷的代谢量,用高效液相色谱法作检测手段,以二者含量为检测指标,对液体培养的氮源种类、氮源水平、碳源水平、动态变化、培养体系的虫草素及腺苷含量和总量进行研究,结果表明:不仅蚕蛹粉,豆粕和豆粉也是很好的氮源;培养液以3%氮源、4%碳源为佳;振荡培养8d,培养液中虫草素总量是菌丝体中虫草素总量的6倍多;振荡培养7~9d,可使每瓶培养物的虫草素和腺苷总量达到10mg以上。     

锌富集对蛹虫草菌丝体内虫草素、腺苷含量的影响

为了解蛹虫草菌丝体对锌的富集特性,研究锌富集对蛹虫草菌丝体内虫草素、腺苷含量的影响,通过在液体培养基中添加不同质量浓度的锌离子(0~35 g/L),探讨其对蛹虫草菌丝生物量、菌丝体内锌积累量,以及锌的富集对菌丝体内虫草素、腺苷含量产生的影响。结果表明:在0~35 g/L锌离子的梯度范围内,蛹虫草菌丝生物量与锌质量浓度呈显著负相关,锌质量浓度35 g/L为蛹虫草菌丝生长极限浓度。锌质量浓度40.0 g/L及以上菌丝生长受到完全抑制。菌丝体内锌的积累量随锌质量浓度的增加而显著升高,锌质量浓度为35.0 g/L时锌积累量可达到193.87 mg/g(干重)。蛹虫草菌丝体内腺苷的含量随锌质量浓度的增加而降低,在锌质量浓度为5 g/L时降幅显著,腺苷含量仅为对照组的17.24%,之后腺苷含量变化趋势趋于水平。腺苷含量的降低可能是因为锌的富集干扰了蛹虫草菌丝体内初生代谢的正常进行。虫草素的含量随锌质量浓度的增加而显著降低,可能是由于其直接前体腺苷含量的降低,或是Zn离子的加入,使得某些被刺激的酶和基因通过转录因子影响了虫草素的合成。     

吸附树脂分离蛹虫草发酵液中虫草素

采用吸附法替代离子交换法从蛹虫草发酵液中分离虫草素.首先从5种具有不同孔结构的吸附树脂中筛选出一种吸附容量高(29 mg/g)、容易再生的树脂KA-I,随后在pH为5.0时,在25、40和60℃条件下,测定虫草素在KA-Ⅰ上的静态吸附容量,其吸附容量随温度的升高而降低,吸附过程符合Freundlich模型(R2＞0.9...     

人工蛹虫草不同菌株菌丝形态与其虫草素含量关系

对4个不同来源人工蛹虫草菌株进行平板试验,在培养条件相同情况下,观察比较其生长情况;对相同菌龄不同菌株菌丝体所含虫草素进行超声波提取。结果表明：峰面积与虫草素含量呈良好的线性关系,精密度高,其中菌株YJ11 3菌丝体虫草素含量最高,为0.505%,其次为菌株YJ11 1、YJ11 4,最低的是YJ11 2,仅0.097%;菌丝湿重依次为YJ11 3〉YJ11 1〉YJ11 4〉YJ11 2;不同蛹虫草菌株菌丝湿重与其虫草素含量呈正相关关系。     

蛹虫草中虫草素的提取及纯化工艺研究

目的:优化从蛹虫草中提取、纯化虫草素的方法并鉴定其纯度.方法和结果:通过3种提取方法的比较,确定了以恒温水浴法作为虫草素规模化提取方法,最佳提取条件为45℃、80％乙醇;同时,确定了ML-7大孔树脂纯化虫草素的工艺,采用该工艺虫草素纯度可达到92％以上,并对纯化虫草素和标准品进行了比较鉴定.结论:该方法提取、纯化的虫草素纯度高,适于虫草素的规模化生产.     

蛹虫草优良菌株的筛选

通过对5株蛹虫草的菌丝形态和生长速率、液体培养生物量和胞外多糖、人工栽培和子实体中活性物质虫草多糖和虫草素的对比研究,筛选出优良的蛹虫草菌株。试验结果表明：蛹虫草6号菌株的菌丝的生长速率比其他菌株快;液体培养生物量和胞外多糖含量明显高于其他菌株;人工栽培的蛹虫草子实体头部大,子囊壳丰富,颜色橘黄,出草整齐均匀,出草率高,子实体中虫草多糖和虫草素的含量均高于其他菌株,表明6号菌株具有较高的经济价值,是值得开发和推广的好品种。     

大孔树脂分离纯化蛹虫草深层发酵液中虫草素的工艺研究

通过比较10种不同大孔树脂吸附蛹虫草深层发酵液中虫草素的性能,筛选出合适的大孔树脂H103,并对大孔树脂H103的吸附和解吸条件进行了考察。实验结果表明,上样吸附前调节pH值为9,上样浓度为0．2mg·mL^-1,吸附流速为2BV·h^-1时,大孔树脂H103对蛹虫草深层发酵液中的虫草素有良好的吸附性能;解吸时先用去离子水洗去部分杂质,再用40％的乙醇对虫草素进行洗脱,可以得到较好的效果。     

虫草制品中腺苷和虫草素含量的RP-HPLC分析

采用超声提取,反相高效液相色谱方法分析了各种虫草制品中的腺苷和虫草素的含量,以含0．05mol／L 的磷酸二氢钾：甲醇（85／15,V／V）作为流动相。检测波长为260nm。进样量为10μL,40℃条件下检测。在5mg／L到250mg／L的浓度范围内呈线性相关。研究显示利用蒸馏水在60℃超声提取20min,腺苷和虫草素的回收率在85％-95％之间。     

基于代谢组学的功能性蛹虫草成分研究

对功能性蛹虫草、野生蛹虫草、柞蚕蛹虫草及冬虫夏草的代谢组学进行非靶向成分比较分析,并对功能性蛹虫草的常见生物活性成分进行定量分析。结果表明,功能性蛹虫草共检测出代谢产物成分2 213种,占成分总量的72.67%,其特有成分497种,与冬虫夏草、柞蚕蛹虫草和野生蛹虫草相比具有显著的成分优势。除目前已经报导的部分成分外,还含有丰富的特殊性代谢产物,如灵芝酸、茯苓新酸、人参皂苷、仙茅皂苷、苦玄参苷、黄芪皂苷、金铁锁环肽、王不留行环肽、甾醇、丹酚酸等。常规成分定量分析表明功能性蛹虫草子实体中虫草素和喷司他丁含量均较高,麦角甾醇、SOD酶、维生素E含量均显著高于对照组。大量药物活性物质在蛹虫草代谢产物成分体系中得到表达,对于揭示蛹虫草保健价值的物质基础具有重要意义。     

不同培养条件和前体对蛹虫草液体发酵产虫草素的影响

蛹虫草能产生虫草素等多种活性物质。为考察不同液体发酵方式及添加前体物质对虫草素积累的影响,选用蛹虫草08Y1菌株,通过光照振荡、光照静置、黑暗振荡、黑暗静置四种培养条件和添加前体物质（腺嘌呤1g/L+甘氨酸16g/L）,发酵16d后检测虫草素和腺嘌呤含量。结果表明：08Y1菌株在黑暗振荡培养条件下,虫草素积累达1,015.0mg/L,腺嘌呤利用率达98.5%,说明黑暗振荡培养并添加前体物质是提高虫草素产量的有效方法。     

蛹虫草菌丝产虫草素液体培养条件的研究

通过对蛹虫草菌丝产虫草素液体培养条件的研究,明确蛹虫草菌丝产虫草素的适宜碳源及浓度,适宜氮源及浓度,最适pH值,最适培养温度,最适转速以及最适培养时间,以便应用于虫草素的工厂化生产。结果表明,蛹虫草菌丝产虫草素的条件：适宜碳源为D-果糖,最适浓度为10g/L;适宜氮源为蛋白胨,最适浓度为15g/L;最适初始pH为7,最适培养温度为24℃,最适转速为180r/min,最适培养时间为9d,其培养液虫草素含量可达到0.537g/L。     

蛹虫草hat启动子的克隆及功能分析

从蛹虫草中克隆出1个组蛋白乙酰转移酶(Histone acetyltransferase)基因的hat启动子,长度为1 509 bp,并对该启动子的序列进行详细分析。依据作用元件预测结果显示,hat启动子含有CAAT-box和TATA-box等典型的顺式作用元件,以及参与光响应的顺式作用元件G-box,参与水杨酸响应的顺式作用元件SARE等。将hat启动子连接于报告基因绿色荧光蛋白基因gfp (Green fluorescence gene)的上游,与gfp融合基因表达构建来鉴定启动子的活性。经过农杆菌转化,得到的疑似转化子进行PCR验证、gfp表达水平分析及荧光检测,结果表明：该启动子在蛹虫草菌丝中有较强的驱动GFP表达的能力,在荧光显微镜下可以观察到转化子具有强烈的绿色荧光。开展此研究为食用菌菌种改造提供启动子元件及建立高效的蛹虫草异源基因表达体系奠定基础。     

多杀菌素生物合成基因簇启动子探测和转录时序

多杀菌素是对农业虫害防治及粮食仓储安全均具有重大意义的农用抗生素.为了深入揭示刺糖多孢菌合成多杀菌素的调控特点,首先通过建立基于报告基因的启动子探测技术,探测了多杀菌素生物合成基因簇的9个启动子活性.并进一步通过荧光定量PCR,分析了这9个基因和不在基因簇内的负责糖基前体供应和鼠李糖合成的4个基因的转录时序,结果表明多杀菌素生物合成基因簇内的9个基因在菌体生长进入稳定期时有较高的转录,这和发酵液中此时开始大量积累多杀菌素一致;同时还发现,簇外的4个与糖基供应相关的基因和基因簇内基因的转录时序不同,它们在菌体生长对数期有较高的转录活性,这暗示多杀菌素聚酮链的合成速率和参与后修饰的糖基底物供应的最优化匹配有可能是提高生物合成多杀菌素的前提和关键.     

蓝光和蛋白酶体抑制剂MG132处理对蛹虫草Cmfrq、Cmwc-1和Cmwc-2转录水平的影响

生物钟的节律振荡器主要成分之间的关系构成了转录-翻译负反馈环,并以此调控生物体的生理生化反应和生长发育等.以不同时间的蓝光照射和蛋白酶体抑制剂MG132处理蛹虫草菌丝体,通过实时荧光PCR分析其中节律振荡器主要成分的3个基因Cmfrq、Cmwc-1和Cmwc-2转录水平变化,以期确定3个基因在蛹虫草中的相互关系和变化规...