钙对香菇菌丝镉吸收影响机制与微生物阻控镉吸附效果研究

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香菇营养价值丰富,具有重要的食用价值和药用价值,是最受欢迎的食用菌品种之一。镉是一种存在于环境中的重金属,可通过食物链危害人类健康,进入人体的镉过量会对人体免疫力、肝肾等都有较大危害,严重的将会致癌。香菇具有富集镉的特性,因此会出现香菇中镉含量较高的问题,影响食品的安全。因此开展香菇对镉的控制及其机理研究具有重要意义。本文通过在香菇菌丝中外源添加一系列浓度的竞争吸附剂、微生物等,观察菌丝的生长状况,测定其氧化应激情况,利用扫描电镜观察菌丝微观结构、ICP-MS测定菌丝与培养基中的镉和钙含量、转录组学测序的方法,在生理和分子水平上探究低镉胁迫下香菇菌丝中镉的控制机理,为控制香菇中镉含量提供理论参考。主要结果如下:(1)以Ca为典型的竞争吸附剂来研究添加不同浓度外源Ca对香菇菌丝镉吸收的影响。结果表明,低镉胁迫下不同浓度外源Ca的添加大幅促进了菌丝对Cd和Ca的吸收,在添加20 mg/L Ca处理时促进作用最佳,和抑制Cd吸收的预期结果相反,这可能是由于Ca的添加影响了菌丝体内的氧化应激。(2)在添加外源Ca的情况下继续添加EGTA来探究Ca+EGTA处理对香菇菌丝镉吸收的影响。结果表明,低镉胁迫下不同浓度外源Ca+EGTA的共同处理显著抑制了菌丝对Cd的吸收并大幅促进了菌丝对Ca的吸收。这种抑制作用可能与氧化应激系统有关。(3)通过研究和Ca2+转运相关的部分基因的表达(Ca M和Ca MK),探究Ca和Ca+EGTA处理对香菇菌丝中镉吸收的影响机制。结果表明,低镉胁迫下对香菇菌丝进行Ca、Ca+EGTA处理可以调节Ca M和Ca MK的活性,这两组处理均降低了含有EF-hand结构域的Ca M相关基因的表达,但是在Ca MK的相关基因中既有上调表达也有下调表达。(4)选取具有代表性的CK组、Cd处理组、20 mg/L Ca处理组和70 mg/L Ca+EGTA处理组,通过转录组测序进一步探究除Ca2+转运以外的其他基因对香菇菌丝中镉吸收的影响机制。转录组结果表明,Cd处理组共有2392个差异基因,其中上调基因1346个,下调基因1046个;20 mg/L Ca处理组差异基因数量为3214个,其中上调基因1661个,下调基因1553个;70 mg/L Ca+EGTA处理组差异基因数量为775个,其中上调基因354个,下调基因421个。将差异基因注释到GO数据库进行基因功能分类,不同处理下的香菇菌丝主要是通过生物过程中跨膜运输的基因表达差异来响应镉胁迫。(5)通过微生物处理的方式来探究不同微生物(酵母、乳酸菌、枯草芽孢杆菌、嗜热土脂肪芽孢杆菌)对香菇菌丝中镉的控制的影响。结果表明,就生长情况而言,酵母可以显著促进香菇菌丝的生长,且浓度为2%时促进作用最好;就镉含量而言,嗜热土脂肪芽孢杆菌可以显著抑制菌丝对镉的吸收,且浓度为5%时抑制作用最好。
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