一、研究简介

本文由湖北工业大学与湖北省农业科学院团队联合完成，系统综述了转录组学、蛋白质组学、代谢组学及微生物组学在食用菌采后保鲜中的应用进展。通过分析多组学技术在解析褐变、自溶、微生物侵染等品质劣变机制中的作用，提出整合多组学数据构建调控网络的必要性，为开发绿色高效的保鲜技术提供理论支持。该文章发表于《食品安全质量检测学报》（2024年7月，第15卷 第13期）。

二、研究背景

食用菌采后因高含水量、代谢旺盛及缺乏保护结构，易发生褐变、软化、微生物腐败等问题，导致商品价值大幅下降。传统保鲜技术（如低温、气调、涂膜）虽能部分延缓劣变，但难以精准解析分子机制。组学技术通过高通量、多维度分析基因、蛋白、代谢物及微生物群落的动态变化，为揭示食用菌采后劣变的复杂机制提供了新视角。当前，全球食用菌年产量超4100万吨，中国作为主产国，亟需通过技术创新降低采后损耗，推动产业升级。

三、核心内容

1. 转录组学：基于RNA测序技术分析差异表达基因，结合GO和KEGG富集通路，揭示保鲜材料对双孢蘑菇、杏鲍菇等品质的调控机制。例如，聚乙烯膜通过抑制木质素合成基因表达，延缓杏鲍菇木质化。发现褐变、能量代谢及活性氧(ROS)清除的相关基因，是保鲜材料作用的核心靶点。

2. 蛋白质组学：利用iTRAQ/TMT标记（多肽体外等重同位素标记的相对与绝对定量技术）结合LC-MS/MS（液相二级质谱）技术，鉴定差异表达蛋白。例如，草菇低温自溶与三磷酸腺苷合成酶、泛素活化酶E1等蛋白功能失调密切相关。发现能量代谢障碍（糖酵解、三羧酸循环）及细胞壁降解酶活性变化是子实体自溶的主因。

3. 代谢组学：运用UPLC-Q-TOF-MS（超高液相色谱-四级杆-飞行时间质谱联用）法及LC-MS/MS技术筛选差异代谢物。如纳米复合包装材料通过维持双孢蘑菇中3,4-二羟基苯甲醛水平，抑制酪氨酸酶活性，减缓褐变。揭示酪氨酸代谢途径与多酚氧化酶活性是褐变调控的关键，次级代谢产物（如多巴黑素）通过苯丙素合成影响抗氧化能力，导致能量代谢失衡。

4. 微生物组学：通过16S rDNA高通量测序技术解析腐败菌群结构。明确假单胞菌属（Pseudomonas）、鞘脂单胞菌属（Sphingomonas）是香菇、双孢蘑菇腐败的优势菌，其代谢活动与挥发性有机物生成显著相关。从而发现微生物群落动态与食用菌理化指标（硬度、呼吸强度）存在强相关性，为靶向抑菌提供依据。

5.多组学联合应用：借助基因组-转录组-蛋白质组联合分析，揭示金针菇褐变的机制，提出氧化损伤诱导DNA断裂及蛋白质水解是核心驱动因素。通过多组学数据交叉验证，可构建调控网络（如ROS代谢、能量供应），实现机制解析的系统性。

四、未来展望

展望未来趋势，将实现多组学深度融合，构建动态调控网络，定位关键调控节点，解析ROS代谢、能量供应与微生物互作的级联效应。同时，结合AI模型预测品质变化，设计响应型智能包装（如ROS/pH敏感膜）。基于组学数据的标志物（如差异表达蛋白、差异积累代谢物）可为保鲜材料设计、抑菌剂开发及贮藏条件优化提供靶点。有望解析腐败菌功能基因组及代谢特征，从而开发噬菌体、抗菌肽等生物防控策略。通过代谢工程改造食用菌次级代谢通路（如虫草素合成），提升其抗逆性与营养价值。除此之外，还能利用基因编辑技术，编辑耐贮性相关基因（如抗氧化酶基因、细胞壁合成酶基因），培养抗褐变、低呼吸速率新品种。进而，评估基因编辑菌种的环境释放风险，制定微生物防控技术的生物安全标准，等等。

五、研究结语

本文系统评价了多组学技术在食用菌保鲜中的创新应用，强调其从分子机制到产业实践的全链条价值。从分子层面揭示了食用菌采后劣变的基因调控、蛋白功能、代谢通路及微生物互作机制，突破传统静态分析的局限。未来，通过技术整合与跨学科协作，有望实现食用菌采后管理的精准化与智能化，最终实现食用菌产业链的减损增效，推动产业可持续发展。

全文参考文献：

王飞宇, 刘娅妮, 李然, 等. 多组学技术在食用菌保鲜中的应用研究进展[J].食品安全质量检测学报, 2024, 15(13): 159-168.