科研进展丨研究团队在香菇矿物元素积累研究中取得进展

近日，上海市农业科学院食用菌研究所科研团队系统揭示了我国香菇主产区香菇子实体中10种矿物元素的积累特征，为香菇营养品质评价及大健康产品开发提供了重要科学依据。相关研究进展发表在国际营养学期刊Frontiers in Nutrition（IF:5.5）上。

研究团队通过分析2019-2023年全国香菇生产数据，按照产量越高、采样点越多的原则，经逐步筛选，最终将采样范围确定在15个省及2个直辖市的39个主产县。在各选定县域内随机选取符合条件的生产基地，采集香菇子实体及对应栽培基质样品，共获得44个采样点，涵盖13个品种。系统分析了香菇子实体中K、Ca、Na、P、Mg、Cu、Fe、Se、Mn、Zn等10种必需矿物元素的含量与分布规律。研究发现，香菇子实体中矿物元素平均含量排序为：K > P > Mg > Ca > Na > Zn > Fe > Mn > Cu > Se，其中钾（K）含量最为丰富，均值高达23761 mg/kg。香菇中K、Mg、P、Mn、Cu、Zn含量可有效满足各年龄段膳食需求，其高钾低钠特征突出，但Ca和Se含量相对不足，为后续香菇营养强化研究及产品开发提供了依据。

本研究通过DNA甲基组与转录组的整合分析，发现热胁迫环境下不结球白菜会对自身基因组进行DNA甲基化“标记”，通过重塑基因组转录模式进而提升植株对热胁迫环境的适应性；而当通过外源施加DNA甲基化抑制剂“强行”降低甲基化水平后，植株对热胁迫的耐受性显著下降，表明DNA甲基化修饰能够正调控不结球白菜的耐热性。进一步的研究发现，热胁迫环境下不结球白菜中IQD21等耐热负调控因子的启动子区域会发生特异性甲基化修饰，这些修饰可显著抑制这些负调控因子在热胁迫下的转录活性与表达水平，使得植株产生对热胁迫环境的适应和耐受性。

研究进一步解析了栽培基质、产地、品种和重金属对香菇矿物元素积累的差异化影响：栽培基质主要影响Se、Na、Ca、Mn、Fe的含量；产地显著影响K、Mg、P、Cu的含量；品种显著影响K、P、Cu的富集能力；重金属则主要影响Ca、Fe、Zn、Se的含量。上述结果表明，香菇矿物元素积累受基质、产地、品种、重金属四重因素共同调控，为优化栽培管理、品种选育及质量安全控制提供了科学依据。

研究团队根据上述发现提出了香菇矿物元素吸收-转运-富集的推测模型：香菇通过胞外酶降解基质释放矿物元素，经离子通道和载体蛋白主动转运进入菌丝，随水分输送至子实体。进入细胞后，矿物元素发挥多重功能——作为酶辅因子参与抗氧化系统（SOD、CAT、GSH-Px），以K⁺为主维持渗透压，并作为结构组分参与细胞构建等。该模型为香菇矿物营养强化及分子调控机制研究提供了理论框架。