重金属铜是微量营养元素之一,低浓度的铜对生物体生长是必须的,但高浓度的铜却有着毒害作用。微生物中对于铜抗性机制的研究大都集中于细菌和酵母,相关机理已经透彻。丝状真菌具有很高的重金属抗性,与工农业生产和人类健康水平密切相关。铜的抗性机制对该菌的防控和利用具有重大现实意义。目前对丝状真菌的铜抗性机制的尚不清楚,国内外对丝状真菌的铜抗性分子机制相关报道较少,鉴于丝状真菌铜抗性的重要性,有必要对其进行深入研究。本研究对高抗多种重金属的微紫青霉菌(Penicilliumjanthinellum)菌株GXCR和铜抗性下降的2个突变体EC-6和UC-8进行一系列生理生化实验。结果分析发现,抗铜能力按大小排序依次为WT>UC-8>EC-6。在未添加铜的PDA和TYA培养基上,3个菌株均能正常生长,并且快速产孢;在添加铜离子后,3个菌株的菌落直径急剧变小,产孢量下降。在一定浓度的铜胁迫下,2个突变体已经不形成假根(营养菌丝),而野生型WT在高浓度铜培养基上依旧能够生长,此时只有极少假根形成,说明野生型WT吸收营养物质能力强于突变体。TYA培养基营养物质较少,在添加铜离子的情况下,3个菌株的气生菌丝已经开始出现析铜现象。此外,锰离子添加可以提高菌株铜抗性。外源脯氨酸可以增强菌株抗铜能力,说明脯氨酸在微紫青霉菌的抗铜机制有着关键作用,而对3个时期的3个菌株菌体内脯氨酸含量的测定也验证了这点。添加外源ATP可以增强菌株在铜胁迫的生长能力,而ATP酶抑制剂正钒酸钠则降低菌株铜抗性。铜胁迫下,野生型WT的生物量大于2个突变体。在孢子萌发率实验中,不同重金属对菌株的孢子萌发有着不同的影响,野生型WT的孢子萌发能力强于2个突变体。菌株胞内活性氧在逆境条件下会增加,其含量的变化跟抗氧化酶SOD,POD,CAT的活性高低和胞内MDA含量有着紧密联系,且随着铜浓度的增加呈规律变化。对菌株在重金属逆境胁迫的胞内重金属含量的检测发现,铜胁迫下,野生型WT胞内铜离子含量低于2个突变体。在铜锰联合胁迫下,3个菌株的胞内铜离子显著下降,锰离子含量随着浓度的增加而减少,镉胁迫下,3个菌株胞内镉含量随着浓度的增加而升高,0.03 mM Mn2+处达到最高随后降低。在此过程中,野生型WT胞内镉含量低于两个突变体。铬胁迫下,3个菌株胞内铬含量随着浓度的增加而升高,野生型WT的胞内铬含量在3、4、5 mMCr2+大于2个突变体。与此相反的是铅胁迫下,胞内铅含量随着浓度的增加呈下降趋势。在生理生化实验结果的基础上,本研究添加0、0.5和3 mM Cu2+的TYB中野生菌株WT和EC-6的6个样本进行转录组测序。获得47407个长度大于100 bp的转录本,分析处理后最终得到32585个Unigene。通过数据筛选:1、在非铜胁迫处理下,一共有13802个DETs,其中6853个下调,6949个上调;2、在0.5mM Cu2+ 处理下,一共有15359个DETs,其中7099个下调,8260个上调;3、3 mM Cu2+处理下,一共有23634个DETs,其中8211个下调,15423个上调。为了进一步确保转录组测序数据的可靠性,选取38个铜抗性相关的基因,使用实时荧光定量PCR进行验证,符合预期结果。通过权重基因共表达网络对转录组数据进一步分析,将基因聚类划分成10个表达模式相似的10个模块,结合生理生化实验结果,关联到10个性状,选取相关性最高的四个模块构建网络图,找出116个核心基因。最后,通过对微紫青霉菌野生型和突变体铜抗性实验结果,转录组测序数据,权重基因共表达网络分析结果进行拟合和关联分析,确定了丝状真菌高抗铜的主干通路,信号系统和决定因素,并在模型中进行了讨论和概述。