基于转录-代谢联合分析哈茨木霉ACCC32527 对NaCl胁迫的分子调节

【目的】 通过NaCl胁迫下哈茨木霉（Trichoderma harzianum）ACCC32527差异转录组和代谢组数据分析,挖掘关键功能型差异表达基因（DEG）及次级代谢产物。【方法】 采用RNA-seq和GC-TOF-MS技术分别完成0（T1）、0.4（T2）、0.6（T3）mol?L ^-1 NaCl胁迫下哈茨木霉ACCC32527的差异表达基因和次级代谢产物检测,利用相关软件及数据库（GO、COG、KEGG pathway等）完成对差异表达基因（|log₂fold change)|>1 & FDR<0.01）和次级代谢产物（P-value≤0.05 & VIP>1）的筛选、注释和分类,并进行RT-qPCR验证。 【结果】 NaCl胁迫处理后,ACCC32527的生长受到抑制,繁殖速率明显降低,并在该条件下分别获得T1 vs T2和T1 vs T3比较组637、1 570个DEG,获得DEG的16种表达模式,包括9种上调表达模式（950 gene）、3种下调表达模式（662 gene）和4种不规则表达模式（309 gene）,共有的GO功能分类为催化活性、结合、细胞器、细胞膜部分、细胞膜、细胞部分、细胞、单组织过程和代谢过程,且占主要比例,约为61%—94%,其中处理前后基因比例差异较大的分类为催化活性。KEGG代谢通路富集分析发现,不同NaCl浓度处理下的DEG富集到的代谢通路种类及数量存在较大差异,分别有225和535个差异基因富集于20条KEGG通路,包括代谢通路、抗生素的合成和次级代谢产物合成, 其中T2和T3处理下核糖体的生物合成途径分别有12个和18个相关基因受到抑制。从NaCl胁迫下差异转录组中筛选出活性氧清除、离子转运和细胞壁及胞外结构等共73个相关基因,并且多数为上调表达基因。另外,差异代谢组学分析表明,T3处理下,胞内小分子代谢物出现明显变化,累积量增加的代谢产物有30种,包括氨基酸及其衍生物、糖类及其衍生物和醇类,而减少的代谢物有53种,涉及脂肪酸和有机酸等。其中,甘油是已知的真菌重要渗透保护物,T3处理下ACCC32527胞内甘油水平提高,可参与细胞的渗透调节,维持渗透压平衡。RT-qPCR验证了7个差异表达显著基因,虽然在表达量上存在一定的差异,但表达趋势与RNA-seq分析结果基本一致,表明转录组测序结果的可靠性。【结论】 NaCl胁迫引起哈茨木霉ACCC32527大量基因及次级代谢产物变化,获得了与NaCl胁迫调节相关基因和代谢产物,这些机制共同作用减少盐离子对细胞的毒害作用,研究结果可为研究木霉菌的耐盐机理提供重要信息。     

非洲哈茨木霉产抑菌挥发性有机物碳源代谢机制

【目的】 获得生防菌非洲哈茨木霉（Trichoderma afroharzianum）ACCC 33109高产抑菌挥发性有机物的突变菌株,并分析其碳源代谢以挖掘高产抑菌挥发性有机物的机制。【方法】 通过原生质体紫外诱变野生株ACCC 33109获得突变株,以对扣法筛选挥发性有机物抑制尖镰孢（Fusarium oxysporum）活性差异大的突变菌株,利用Omnilog表型芯片技术比较野生株ACCC 33109和突变株MU153、MU792对不同种类碳源代谢的差异特征。【结果】 野生株ACCC 33109经紫外线诱变2.0 min（致死率为76.63%）共获得828个突变株,对扣法筛选获得30个挥发性有机物对尖镰孢抑制率高于野生株的突变株,其中突变株MU153抑菌率高达53.86%,较野生株提高了16.68%,而突变株MU792的抑菌率降至15.83%。盆栽试验表明非洲哈茨木霉ACCC 33109和MU153菌株均对黄瓜具有促生作用,对黄瓜枯萎病有防治作用,与野生株ACCC 33109相比,突变株MU153对黄瓜枯萎病的相对防治效果提高了15.88%,相对于清水对照,防病效果高达89.69%。另外,紫外诱变导致突变株的菌落、菌丝、分生孢子梗和孢子形态发生了变化,相对于ACCC 33109,MU153菌丝变为絮状、生长速度快、密度大、并有色素产生,而MU792菌丝生长速度慢、密度低、菌落后期由绿色变为白色;突变株MU153和MU792分生孢子梗增大、孢子变大,且分生孢子梗基部宽度降低。紫外诱变引起突变株对碳源代谢能力的改变,相对于ACCC 33109,MU153对FF板中46种物质的代谢能力较高,包括D-阿拉伯醇、二胺乙醇、麦芽糖、熊果苷、纤维二糖和α-D-葡萄糖等,对其他50种物质的代谢能力低于ACCC 33109,包括对羟基苯乙酸、琥珀酸、琥珀酰胺酸、糖原、溴代丁二酸和L-苏氨酸等。MU792对FF板中27种物质的代谢能力较高,包括γ-羟丁酸、葡萄糖-1磷酸、β-羟丁酸、D-乳酸甲酯、D-山梨醇和丙酰胺等,对其他69种物质的代谢能力低于ACCC 33109,包括琥珀酰胺酸、N-乙酰-D-葡萄糖胺、对羟基苯乙酸、葵二酸、吐温-80和D-糖质酸。α-D-葡萄糖最利于抑菌挥发性有机物的产生,以α-D-葡萄糖为碳源时,ACCC 33109、MU153和MU792的挥发性有机物对尖镰孢的抑菌率依次为48.08%、56.17%和40.94%。【结论】 非洲哈茨木霉突变株MU153具有高产抑菌挥发性有机物的能力,以α-D-葡萄糖为碳源时抑菌效果更佳,是一株具有应用潜力的生防菌。