近日，广东省科学院微生物研究所邓旺秋研究员团队在国际科学期刊“Food Bioscience(食品生物科学)”发表了题为“Genomic and transcriptomic insights on lignocellulose degradation, high temperature adaptation and triterpene biosynthesis in Ganoderma colossus”的学术文章，从多组学角度揭示了巨大灵芝适应高温和降解木质纤维素的分子调控网络。第一作者为王刚正副研究员，通讯作者为邓旺秋研究员。

我国灵芝科真菌资源丰富，其药用价值和生态价值较高，相关研究备受关注。巨大灵芝Ganoderma colossus (Fr.) C.F. Baker[异名Tomophagus colossus(Fr.) Murrill]是灵芝科真菌中一个独特成员，已被报道主要分布于热带和亚热带地区，子实体淡草黄色或奶油黄色，质地偏软,担孢子大(长达20 μm)，具球形厚垣孢子。文献记载巨大灵芝子实体含33种高度修饰的三萜化合物，与其他灵芝属真菌中三萜类化合物结构具有明显差异，具抗疟剂、抗结核、抗肺癌等多种药用功效。对多数大型真菌而言，菌丝生长最适温度一般在30℃以下，而巨大灵芝菌丝体展现出很强的耐高温能力，可在45℃正常生长。但其耐高温的相关基因尚未被报道。

本研究对从南海岛屿采集分离的巨大灵芝菌株进行基因组测序，组装到20个contigs，基因组大小为49.13 Mb，包括13063个蛋白编码基因。对其菌丝体生长进行温度测试，发现其适宜温度范围为30℃～45℃，在40℃时其生长速度大于12 mm/d，50℃高温下能缓慢生长。转录组测序分析表明，与30℃条件下培养的菌丝相比，45℃条件下菌丝体显著上调表达的基因有蛋白修饰基因(如HSP90和DnaJ)、胁迫响应转录因子(如C2H2、Zn2C6和GATA)、解毒和代谢相关基因CYP450及编码CAZYme(GH3、AA3和GT2)的基因，而HSP20和氧化磷酸化相关基因显著下调表达。采用稻草和木屑对巨大灵芝进行培养，扫描电子显微镜结果显示，培养3天后，稻草被巨大灵芝菌丝体完全降解，而木屑被其部分降解。不同培养基质条件下的转录组数据显示，与PDA相比，在稻草和木屑培养基上，菌丝体中编码CAZYmes(如GH3、GH10和GH28)和CYP450的基因及特异转录因子(如热激转录因子HSF和锌指转录因子Zn2C6)上调，展现出纤维素和半纤维素降解偏好性。不同温度和不同基质条件下的菌丝体转录组关联分析显示，共有74个差异表达基因与高温适应和木质纤维素降解相关，包括CAZYmes和CYP450的编码基因及Zn2C6等转录因子。基于上述结果提出巨大灵芝高温适应和木质纤维素降解的新调控模式，Zn2-C6等转录因子激活CAZYmes和CYP450的编码基因表达，进而增强巨大灵芝耐热性和木质纤维素底物的利用。此外，还发现巨大灵芝在PDA培养基上产生更丰富的三萜类化合物，角鲨烯单加氧酶基因和CYP450编码基因是其三萜类化合物生物合成的关键调控候选基因。研究结果表明，巨大灵芝是研究食药真菌高温适应和木质纤维素降解分子机制的理想材料，为灵芝类优质品种的选育提供了新思路。

该研究得到了广东省科学院青年人才专项、国家自然科学基金和海南省果蔬储藏与加工重点实验室开放课题的支持。