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蜜环菌（Armillaria gallica）与天麻共生，高温（HT）影响二者生长。研究人员对蜜环菌耐受和敏感菌株进行转录组分析，发现糖信号在其应对 HT 胁迫中起关键作用。该研究为提高天麻产量提供理论依据。
在大自然的舞台上，蜜环菌（Armillaria gallica）与天麻（Gastrodia elata）的共生关系十分独特。天麻作为一种珍贵的中药材，其生长离不开与蜜环菌的紧密合作，蜜环菌为天麻提供关键的碳源，尤其是糖类物质。然而，近年来全球气候变暖，高温天气频繁出现，这对蜜环菌和天麻的生长造成了严重威胁。高温会抑制蜜环菌的生长，影响其菌丝和菌索（蜜环菌感染天麻的主要形态结构）的发育，进而导致天麻产量和质量下降。但目前，蜜环菌应对高温胁迫的分子机制和基因网络却鲜为人知。为了揭开这个神秘的面纱，探寻提高天麻产量的方法，贵州中医药大学的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们的研究成果发表在《BMC Microbiology》杂志上，为解决这一难题带来了新的曙光。
研究人员采用了多种技术方法。首先，运用 RNA 测序（RNA-seq）技术，对蜜环菌的两个菌株（耐高温的 GZ1 和对高温敏感的 SX8）在高温（30℃）和常温（23℃）条件下的菌索进行转录组分析，全面检测基因表达变化。通过这种方法，他们能够找出在不同温度条件下表达有差异的基因。接着，利用实时荧光定量 PCR（qRT-PCR）技术对部分基因的表达进行验证，确保实验结果的可靠性。此外，还测定了总可溶性糖、多糖含量、H?O?含量和过氧化氢酶（CAT）活性等指标，从多个角度探究蜜环菌应对高温胁迫的机制。
研究结果表明：
- 菌索表型差异：在常温下，GZ1 和 SX8 菌株的菌索差异不明显。但在高温胁迫下，二者差异显著。GZ1 菌株菌索的生物量和覆盖面积在高温处理 3 天内变化明显；而 SX8 菌株在高温处理 1 天后，菌索覆盖面积就显著下降，2 天后生物量明显减少。同时，高温处理后菌索上的菌丝增多变密，菌索伸长受到抑制，SX8 菌株表现更为突出。
- 转录组分析：RNA-seq 分析发现，两个菌株在高温处理 1 天和 2 天后，共有 2056 个差异表达基因（DEGs）。其中，GZ1 菌株的差异表达基因数量明显多于 SX8 菌株，这表明 GZ1 菌株在应对高温胁迫时涉及更多的基因变化，可能具有更强的抗性机制。
- 基因功能分析：通过基因本体（GO）功能分析和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路分析发现，高温胁迫对 GZ1 菌株的细胞代谢和刺激反应影响更广泛。在两个菌株中，与内质网蛋白加工、蛋白质折叠、分选和降解、分子伴侣和折叠催化剂相关的基因均有差异表达，表明高温对蛋白质稳定性有重要影响。此外，在 GZ1 菌株中，亚油酸代谢、不饱和脂肪酸生物合成和过氧化物酶体途径相关基因在高温处理后表达上调；而在 SX8 菌株中，更多基因在各种代谢途径中下调。
- 热休克蛋白的作用：研究发现，热休克蛋白（HSPs）相关基因 HSP20 和 HSP90 在 GZ1 和 SX8 菌株中均被高温诱导上调表达，且二者之间无显著差异，说明 HSPs 在蜜环菌应对高温胁迫中具有相对保守且关键的作用。同时，高温胁迫会诱导 GZ1 菌株中 H?O?含量增加和 CAT 活性上升，表明高温诱导了活性氧（ROS）的产生和清除，以维持细胞内 ROS 的平衡。
- 碳水化合物代谢的变化：高温胁迫下，蜜环菌碳水化合物代谢途径中的多个基因表达发生改变。在 GZ1 菌株中，糖酵解途径相关基因上调，而参与糖转化为氨基酸的基因下调；在 SX8 菌株中，相关基因变化不明显。此外，GZ1 菌株在高温胁迫下可溶性糖和多糖积累增加，而 SX8 菌株则减少。外源添加蔗糖能增强蜜环菌对高温的抗性，且丙酮酸激酶、醛酮还原酶等基因与可溶性糖和多糖的积累显著相关。
研究结论和讨论部分指出，高温胁迫显著影响蜜环菌的菌丝和菌索形态，抑制菌索伸长的同时可能促进菌丝增殖，这会损害蜜环菌感染天麻和为其提供营养的能力。HSPs 是蜜环菌应对高温胁迫的保守机制，但除此之外，碳水化合物代谢途径等其他因素也可能调节蜜环菌的耐高温能力。糖信号在蜜环菌应对高温胁迫中起着至关重要的作用，GZ1 菌株可能通过加速糖酵解、减缓糖向氨基酸的转化以及增加可溶性糖积累来抵抗高温胁迫。该研究揭示了蜜环菌应对高温胁迫的分子机制，为筛选耐高温的蜜环菌菌株、提高天麻产量提供了重要的理论依据，对推动天麻产业的可持续发展具有重要意义。
