镉胁迫对灵芝菌丝体生长及代谢产物积累的影响

目的研究镉(Cd)胁迫对灵芝菌丝生长及代谢产物积累的影响,探讨Cd胁迫影响生长和代谢产物积累的机制,为灵芝生产栽培过程中控制Cd元素提供依据。方法在Cd质量浓度分别为0、0.5、1.0、4.0、10.0、40.0 mg/L下培养灵芝菌丝体,对其生物量积累、胞内活性氧(ROS)水平、膜氧化损伤、抗氧化酶活性及ROS调控相关酶表达量进行分析。结果 Cd质量浓度达到4.0 mg/L时,抑制菌丝生长;胞内ROS水平、H2O2及丙二醛(MDA)含量显著上升,分别提升了76%、46%、325%,且随着Cd质量浓度的增加呈上升趋势;NADPH氧化酶基因(NOXA)、超氧化物歧化酶基因(SOD1,SOD4)、过氧化氢酶基因(CAT)表达量显著上调。Cd质量浓度达到10.0mg/L时抑制效果显著,菌落生长直径及发酵菌丝干质量抑制率分别为26.15%、32.78%,灵芝总三萜抑制率为33.7%,对总蛋白合成的抑制率为30.3%,对多糖抑制不显著。Cd质量浓度达到40.0 mg/L时,抗坏血酸过氧化物酶基因(APX)及谷胱甘肽过氧化物酶基因(GPX)表达量显著上调。随着Cd质量浓度的增加,SOD、CAT、APX、GPX酶活性都呈先上升后下降趋势,Cd质量浓度达到1.0mg/L时,GPX酶活性下降,APX酶活性上升显著。外源添加diphenyleneiodonium chloride(DPI)、N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC)、维生素C(VC)对Cd胁迫灵芝胞内清除ROS水平及降低MDA含量作用显著。结论 Cd胁迫造成灵芝菌丝产量及代谢物积累下降,可能是由于Cd离子抑制GPX酶活性下降,造成H2O2积累,引起ROS水平上升及膜氧化损伤,抑制菌丝生长及代谢产物积累,同时调控NOXA基因表达量上调,造成抗氧化酶活性及表达量上升来提高机体对活性氧的清除。因此在灵芝的生产过程中要控制Cd元素质量浓度小于1 mg/L。