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热激转录因子Ff-HSF1介导CO2调控金针菇菌盖开伞的分子机制

批准号:
32102458
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
严俊杰
学科分类:
食用真菌学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
严俊杰

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
菌盖是大多数食用菌子实体的重要组成部分,通常把菌盖的发育、变大和展开过程称为菌盖开伞。CO2是调控食用菌菌盖开伞速度、决定子实体品质好坏的关键环境因子;然而CO2对菌盖开伞的调控机制并不清楚,食用菌栽培的CO2参数控制仍凭经验。我们前期的研究发现,热激转录因子Ff-HSF1参与高浓度CO2对金针菇菌盖开伞的负调控,但具体分子机制还未被揭示。本项目拟以主栽食用菌“金针菇”为模式材料开展以下研究:1)采用过表达、干扰等方法研究Ff-HSF1在CO2调控金针菇菌盖开伞过程的具体功能;2)基于染色质免疫共沉淀测序、转录组测序、凝胶迁移实验等技术,鉴定Ff-HSF1下游靶标基因,构建Ff-HSF1介导的下游基因调控网络;以期揭示Ff-HSF1介导下CO2调控菌盖开伞的分子机制,为金针菇生产的CO2浓度精细化调控提供理论依据,助力食用菌栽培管理技术革新。
英文摘要
The pileus is an important part of most edible mushroom fruiting bodies. The processes of pileus developing, enlarging and unfolding are collectively called as pileus expansion. Carbon dioxide is a key environmental factor that regulates the expansion speed of pileus and determines the quality of mushroom fruiting bodies. However, the regulation mechanism of CO2 on pileus expansion remains unclear, and the control of CO2 parameters only based on experience during edible mushroom cultivation. Our previous study suggested that the heat shock transcription factor Ff-HSF1 played a negative role in regulation of pileus expansion when response to high CO2 concentration, while the molecular mechanism has not been studied. In order to further investigate the roles of FF-HSF1 in regulating pileus expansion process of the main cultivated edible mushroom “Flammulina filiformis” in response to CO2, gene overexpression and RNA interference will be performed. Then ChIP-seq, RNA-seq and EMSA strategies will be applied to identify the gene regulatory network of FF-HSF1 and further reveal the molecular mechanism of heat shock transcription factor Ff-HSF1 in regulating F. filiformis pileus expansion mediated by CO2, and promote the technical innovation of edible mushroom cultivation.
菌盖是食用菌子实体的重要组成部分,通常把菌盖的发育、变大和展开过程称为菌盖开伞。CO2是调控菌盖开伞速度、决定子实体品质好坏的关键环境因子;然而CO2对菌盖开伞的调控机制并不清楚,食用菌栽培的CO2参数控制仍凭经验。我们前期的研究发现,热激转录因子FfHSF1参与高浓度CO2对金针菇菌盖早期开伞的负调控,但具体分子机制还未被揭示。本项目以金针菇为对象,采用遗传转化技术获得了3个过表达和1个干扰转化子;表型分析结果显示,过表达FfHSF1显著抑制菌盖开伞,干扰转化子则促进菌盖开伞;与野生型菌株F19相比,FfHSF1干扰菌株对CO2更加敏感。以上结果表明,FfHSF1参与了CO2调控菌盖开伞的过程,且负调控菌盖开伞。为探究FfHSF1参与CO2调控金针菇菌盖开伞的分子机制,分析过表达、干扰转化子RNA-seq数据,挖掘潜在下游调控基因,获得差异表达基因1010个,主要参与过氧化物酶体、碳代谢、MAPK等与细胞分裂和能量代谢的KEGG信号通路。通过多克隆抗体制备结合Chip-seq技术挖掘下游作用位点,共获得2449个可能得互作位点,其中Peaks定位于启动子区域的基因共718个;联合RNA-seq和Chip-seq结果,共鉴定到57个潜在互作基因。采用EMSA技术验证潜在互作位点,成功获得一个靶标基因,该基因编码PARP-domain contain protein,其表达受到FfHSF1的负调控。据报道,PARP参与植物根细胞分裂调控;推测CO2可能通过FfHSF1-PARP基因互作调控细胞分裂等相关通路,调节菌盖的开伞速度。综上所述,本研究验证了FfHSF1在菌盖开伞中的功能,初步揭示Ff-HSF1介导PARP参与CO2调控菌盖开伞的分子机制;相关结果为金针菇优质菌盖新品种定向选育提供新靶标,为金针菇栽培过程的CO2浓度精细化调控提供理论支持。
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