29 декабря 2024
Анна Медведева, AgroXXI.ru
Съедобный гриб аурикулярия хеймюэр, Auricularia heimuer, который в Китае называют «черное древесное ухо», а в Японии – «древесная медуза», является вторым по величине культивируемым съедобным грибом в КНР и имеет значительную экономическую и лекарственную ценность. Его уникальная особенность «возрождаться» после засухи будет усилена, а затем технология примениться и к другим съедобным грибам, заявили китайские ученые.
«Черное древесное ухо» в Китае является популярным ингредиентом острых и кислых супов, в народной медицине этот сушеный гриб используется издавна для профилактики и лечения многих заболеваний, в том числе, простудных.
Сегодня при выращивании Auricularia heimuer используют метод периодического опрыскивания в течение всего дня, создавая среду «чередования сухого и влажного». Это делается по той причины, что в периоды дефицита воды плодовые гриба тела быстро обезвоживаются и впадают в покой, однако они возобновляют рост, когда влаги достаточно.
Плодовые тела гриба имеют характерный и узнаваемый вид – почти черные и студенистые, отсюда японское название «древесная медуза», они растут сбоку на мертвой древесине. Способность «черного древесного уха» выживать в условиях засухи и его самовоскресающие свойства делают гриб модельным инструментом для новаторских научных работ.
Жизненный цикл A. heimuer состоит из двух важных и тесно связанных стадий: мицелия и плодового тела. В отличие от видимого феномена «усыхания при высыхании и разбухания при намокании» в плодовых телах, изменения в мицелии не видны невооруженным глазом, а исследования механизма реакции мицелия на стресс, вызванный засухой, у A. heimuer остаются скудными.
В связи с этим китайские исследователи из Инженерно-исследовательского центра съедобных и лекарственных грибов Министерства образования Китая, Цзилиньский сельскохозяйственный университет, и Лаборатории генетической селекции съедобных грибов, Садоводческий факультет, Цзилиньский сельскохозяйственный университет, провели тестирование 13 штаммов «древесного уха»: подвергали разновидности гриба воздействию засухи и оценивали их реакцию по различным физиологическим параметрам, включая биомассу.
Используя эти параметры, они оценили устойчивость штаммов к засухе и выбрали устойчивый к засухе штамм для секвенирования РНК, чтобы раскрыть механизмы, лежащие в основе реакции мицелия на стресс от засухи. Это исследование дает представление о потенциальном генетическом улучшении A. heimuer и селекции устойчивости других съедобных грибов.
Штаммы, использованные в этом исследовании, были получены из станции разведения Auricularia heimuer национальной технологической системы индустрии съедобных грибов. Эти штаммы были отобраны для представления ключевых регионов производства (северный, центральный и южный Китай). Штаммы грибов хранятся в Колледже садоводства, Сельскохозяйственном университете Цзилиня, Китай.
«Мы отобрали 13 штаммов A. heimuer от культивируемых и диких грибов и смоделировали стресс засухи, используя полную дрожжевую среду, содержащую 20% полиэтиленгликоля (ПЭГ), в то время как среда, используемая для контрольных обработок, не содержала ПЭГ. Штаммы культивировали на шейкере-инкубаторе при 25 °C при 120 об/мин в течение 15 дней в темноте. Измеряли содержание растворимых сахаров (SS) и растворимых белков (SP), активность супероксиддисмутазы (SOD) и каталазы (CAT), содержание малонового диальдегида (MDA) и биомассу. Между обработкой 20% ПЭГ и контролем, а также между различными штаммами, наблюдались значительные различия по всем физиологическим показателям. Тестируемые штаммы были классифицированы на следующие четыре категории: высокоустойчивые к засухе, устойчивые, умеренно устойчивые и чувствительные. В этом исследовании содержание трегалозы значительно увеличилось в 11 протестированных штаммах A. heimuer после стресса засухи», — рассказали авторы работы.
Трегалоза у растений действует как защитный агент для белков и мембран, оказывая внутриклеточное защитное действие на организмы в различных стрессовых условиях, а у грибов трегалоза может служить энергетическим углеводом, обеспечивая необходимую энергию для стрессовых реакций.
Трегалоза, структурно стабильный невосстанавливающий дисахарид, в большом количестве присутствует (до 20% от сухого веса) в обезвоженных организмах, таких как споры грибов, клетки дрожжей и самовоскресающие растения.
«Трегалоза дает грибам способность адаптироваться к стрессовым условиям. Она участвует в осмотической регуляции, поддержании тургора клеток и минимизации потери воды. В условиях засухи в грибной системе происходит значительное накопление трегалозы, что имеет решающее значение для стабилизации белковых структур и целостности клеточной мембраны. С помощью анализа обогащения KEGG нами впервые было обнаружено, что путь синтеза трегалозы в A. heimuer представляет собой трегалозофосфатсинтазу–трегалозофосфатфосфатазу (TPS-TPP), которая участвует в ответе A. heimuer на стресс засухи. Кроме того, два ключевых гена ферментов, участвующих в синтезе трегалозы, а именно трегалозо-6-фосфатсинтаза (AhTPS) и трегалозо-6-фосфатфосфатаза (AhTPP), были значительно повышены после стресса засухи. Содержание трегалозы значительно увеличилось в 11 штаммах после обработки стрессом засухи. Это исследование впервые показывает, что путь синтеза трегалозы участвует в реакции съедобных грибов на стресс засухи, тем самым предоставляя ссылку для генетического улучшения A. heimuer и отбора штаммов, устойчивых к засухе, закладывая теоретическую основу для селекции устойчивости других съедобных грибов», рассказали авторы исследования.
По статье группы авторов (Цзянь Сан, Фанцзе Яо, Лисинь Лу, Юмин Чжан, Мин Фанг, Сяосюй Ма, Кайшэн Шао, Сюй Сан), опубликованной в журнале Horticulturae 2024 на портале www.mdpi.com.
Заглавное фото: Медведева Анна, AgroXXI.ru.
