不同生长阶段灵芝多糖的结构特征、糖代谢酶活性与生物活性研究

为解决灵芝栽培基质依赖森林资源及采收期选择缺乏理论依据的问题，研究人员以木薯秆为基质，系统研究了灵芝子实体不同生长阶段（分化期、开伞期、成熟期和孢子期）多糖（GLPs）的结构特征、糖代谢酶（HK/PGM）活性及体外抗氧化活性。研究发现孢子期GLPs含量最高（4.11%），分子量动态变化显著（112 kDa至11358 kDa），HK/PGM酶活性和抗氧化活性（总抗氧化能力18.79 mmol/mL，DPPH清除率36.15%）达峰值，为木薯秆栽培灵芝的采收优化提供了科学依据。

　　

灵芝（Ganoderma lucidum）作为传统药食两用真菌，其多糖（GLPs）因具有免疫调节、抗肿瘤和抗氧化等功效备受关注。然而，灵芝产业长期依赖森林资源（如椴木）作为栽培基质，引发生态可持续性问题。同时，灵芝子实体（GLFB）不同生长阶段的多糖积累规律与生物活性变化尚不明确，导致采收时机缺乏科学指导。为此，岭南师范学院联合中国热带农业科学院的研究团队创新性采用木薯秆替代传统基质，系统解析了GLFB在分化期（GS1）、开伞期（GS2）、成熟期（GS3）和孢子期（GS4）的多糖特性与功能关联，相关成果发表于《Scientific Reports》。

研究采用气相色谱-质谱联用（GC-MS）分析单糖组成，高效凝胶渗透色谱（HPGPC）测定分子量，红外光谱（IR）表征官能团结构，并通过酶联试剂盒检测己糖激酶（HK）和磷酸葡萄糖异构酶（PGM）活性，结合体外抗氧化实验（总抗氧化能力T-AOC和DPPH清除率）评估生物活性。

多糖含量与单糖组成动态变化
研究发现，GLPs含量随生长阶段递增，孢子期（GS4）达峰值4.11%，是分化期（GS1）的4倍。单糖以半乳糖（111.86-247.08 μg/mg）、葡萄糖（168.01-248.45 μg/mg）和甘露糖（14.58-50.72 μg/mg）为主，开伞期（GS2）单糖总量最高，提示此阶段为糖类合成活跃期。

红外光谱揭示结构稳定性
所有生长阶段的GLPs均显示典型多糖特征峰：3358 cm^-1（羟基伸缩振动）、2926 cm^-1（烷基C-H键）和1041 cm^-1（吡喃糖环醚键），表明官能团结构无显著变异，但峰强度差异反映单糖含量波动。

分子量分布与生物活性关联
分子量呈“先增后降”趋势：成熟期（GS3）出现超高分子量组分（11358 kDa，占比7.365%），而孢子期（GS4）以中低分子量（7603-8701 kDa）为主。值得注意的是，孢子期GLPs虽分子量降低，但抗氧化活性最强（T-AOC 18.8 mmol/mL，DPPH清除率36.2%），暗示中等分子量多糖更利于自由基清除。

糖代谢酶驱动多糖合成
HK和PGM活性与GLPs积累呈正相关（R²>0.99），孢子期酶活达峰值（HK 4051.4 nmol/(min/g)，PGM 322.1 nmol/(min/g)）。HK催化葡萄糖磷酸化生成葡萄糖-6-磷酸（G-6-P），PGM则调控G-6-P向果糖-6-磷酸（F-6-P）转化，二者协同促进糖核苷酸前体合成，为多糖链延伸提供底物。

讨论与意义
该研究首次阐明木薯秆栽培灵芝的多糖合成规律：孢子期为最佳采收期，兼具高多糖含量、高酶活性和强抗氧化活性。分子量动态变化提示，GLPs的生物功能可能通过NF-κB和Nrf2-Keap1通路实现，而中等分子量组分（约7000-8000 kDa）是抗氧化关键活性单元。研究为木薯秆替代传统基质提供了理论支撑，同时通过生长阶段-多糖特性-生物活性三元关联模型，指导灵芝精准采收。未来需进一步解析PGM/HK基因表达与多糖合成的分子机制，以优化栽培工艺。