广东省科学院微生物研究所团队在云南金针菇野生种质驯化及富铁机制研究中取得新进展

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来源:曾君瑞
2026-08-05 11:33:58
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核心提示:胡惠萍团队在《Journal of Fungi》发表研究,对西藏野生云南金针菇菌株 Z68 完成物种鉴定与人工驯化,证实其可顺利出菇,具备高蛋白、高氨基酸、高铁钾锌的营养优势;通过全基因组解析提出,铁硫簇组装基因扩增与 FTR1 蛋白结构变异共同介导菌株铁富集,为金针菇种质创新、富铁功能食用菌育种提供珍贵野生资源与分子理论依据。

云南金针菇(Flammulina yunnanensis)是我国西南地区珍贵的野生食用菌种质,但可用于人工栽培与产业开发的材料仍然有限。近日,广东省科学院微生物研究所食用菌中心胡惠萍研究团队联合牡丹江师范学院、广东粤微生物科技有限公司,在野生珍稀食用菌种质创新研究中取得新进展。团队围绕采自西藏的野生菌株Z68,系统开展物种鉴定、人工驯化、营养评价和比较基因组研究,构建了从野生资源发掘到分子机制解析的完整研究链。成果于2026年7月23日发表于国际真菌学期刊《Journal of Fungi》。刘远超博士为第一作者,姜明副研究员、胡惠萍正高级工程师为共同通讯作者。

 

研究表明,Z68不仅能够形成子实体,还具有较高的蛋白质、总氨基酸及铁、钾、锌含量。团队进一步通过全基因组测序、铁代谢基因家族比较和FTR1铁通透酶结构预测,提出其铁富集可能与“铁硫簇组装能力增强”和“FTR1功能微调”两方面共同相关。

 

云南金针菇Z68的菌落、原基与成熟子实体形态

 

        从西藏野外标本到云南金针菇Z68

        研究团队首先对Z68开展ITS序列与系统发育分析。Z68与云南金针菇参考菌株聚为同一分支,并与金针菇属其他种清晰分开,据此将其鉴定为云南金针菇。随后,团队围绕碳源、氮源、无机盐、pH和温度开展固体培养基单因素试验,系统描绘其菌丝生长偏好。

结果显示,麦芽糖最有利于菌落径向扩展,果糖在生长速度与菌丝致密度之间表现更均衡;酵母浸粉是最适氮源;综合菌丝速度和致密度,硫酸镁是较合适的无机盐。Z68在pH 4.5-10.0范围内均可生长,但pH 7.0-8.0更有利于获得较快且致密的菌丝;20 ℃时生长最佳,28 ℃则不生长,反映出其明显的低温适应特征。

 

        完成出菇验证,但距离产业化仍需继续优化

        在人工驯化试验中,Z68菌丝约20天长满栽培袋;搔菌后约6天形成集中且较整齐的原基,再培养约10天即可采收。成熟子实体菌盖呈浅黄色,菌柄脆嫩、基部深褐。以每袋500 g湿料计,平均鲜菇产量为27.81 g,干重为3.64 g,生物学效率为15.89%。

        这些结果证明Z68具备人工出菇能力,为野生种质从保存走向利用跨出了关键一步;但现阶段数据更适合说明“可以驯化”,尚不能直接等同于成熟的商业化高产菌株。提高生物学效率、优化子实体商品性和验证批次稳定性,仍是下一阶段的重要任务。

 

        营养优势集中在蛋白质、氨基酸和矿物元素

        营养评价显示,Z68子实体蛋白质含量达到25.1克/100克,16种氨基酸总量达到19.80克/100克;其中,谷氨酸达到3.96 g/100 g,提示Z68可能具有较好的鲜味基础。铁含量达到207毫克/千克,,钾、锌含量表现突出,

       矿物元素是Z68最突出的营养特征之一。其铁含量为207 mg/kg,为黄色金针菇的4.1倍;钾含量达到5.30×104 mg/kg,锌含量为45.4 mg/kg。研究同时测定了维生素B1、维生素B2和抗坏血酸,为云南金针菇营养品质评价补充了更完整的数据维度。

        铁含量为什么更高?比较基因组给出两条线索

        为追踪富铁表型的分子基础,研究团队完成Z68全基因组测序与组装。其基因组大小为63.88 Mb,contig N50为2.39 Mb,BUSCO完整度为95.3%,共预测15,351个蛋白编码基因,为后续比较基因组分析提供了较可靠的参考。

在19个铁代谢相关基因家族中,大多数在云南金针菇、黄色金针菇之间保持保守。最明显的差异是铁硫簇组装蛋白家族在云南金针菇中扩增为4个拷贝,这提示Z68可能具有更强的铁硫簇生物合成能力,也可能对应更高的细胞内铁需求。

 

 

铁代谢基因家族拷贝数比较;红框为云南金针菇扩增的铁硫簇组装蛋白家族

 

值得强调的是,负责高亲和铁摄取的FTR1虽均为单拷贝,但Z68具有6个物种特异性理化性质变化,其中,TM3孔道区域的Ser127→Ala替换可能减少侧链体积和氢键作用,降低铁离子通过孔道的空间或去溶剂化阻力;胞内出口附近的Glu372→Lys则发生电荷反转,可能通过静电排斥促进Fe²⁺释放。研究据此提出一个初步的“双层机制”:铁硫簇组装相关基因家族扩增提高细胞对铁的利用需求,同时FTR1蛋白的局部结构变化可能提升铁转运效率。

        从种质资源到育种材料:研究价值不只在“富铁”

        本研究把一株来自西藏的野生云南金针菇,沿着“准确鉴定-生物学特性筛选-人工驯化-营养评价-分子机制推测”的路径进行了系统刻画。其价值首先在于新增了可保存、可出菇、可继续改良的金针菇属野生种质;其次,相对高蛋白、高氨基酸以及较高铁、钾、锌含量,为营养导向型育种和功能食品开发提供了候选材料;再次,铁硫簇组装家族扩增与FTR1特异位点的发现,为食用菌矿物元素富集研究提供了可验证的新靶点。

这项研究也表明,野生食用菌种质开发不能只看“能否出菇”或某一个营养指标,而需要同时打通栽培适应性、产量与商品性、营养稳定性以及机制验证。对Z68而言,接下来的关键工作将是提高栽培效率、开展多批次和多环境复现,并用功能实验验证富铁机制。

 

论文与项目信息

论文链接:DOI: 10.3390/jof12080551

研究获广东种业振兴项目(2025-WBH-00-001)、广东省农业农村厅“特殊支持计划”(NYQN2024016)、林芝市科技计划(LZZX-05)、广东省县镇科技成果转化专项(2025B0202010030)和广东省科学院科技发展专项(2022GDASZH-2022010101)资助;广东粤微生物技术有限公司参与相关研究。

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