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香菇（Lentinula edodes）易积累镉（Cd）危害人体健康。研究人员用生化和蛋白质组学方法，对比低 Cd 积累菌株 Le4606 和高 Cd 积累菌株 Le4625 对 Cd 胁迫的响应。结果发现二者解毒机制不同，该研究为低 Cd 积累品种选育奠定理论基础。
香菇（
Lentinula edodes），作为全球广泛种植的第二大食用菌，深受人们喜爱。它富含蛋白质、氨基酸、维生素和矿物质，还含有具有抗肿瘤、抗氧化等功效的生物活性化合物，在人们的饮食中占据重要地位。然而，香菇有个 “致命弱点”—— 极易积累镉（Cd）。镉是一种毒性很强的重金属，在环境中活跃，人们一旦食用含镉的香菇，镉就会顺着食物链进入人体，在各个器官中 “安营扎寨”，引发肾脏疾病、骨质疏松、心血管疾病，甚至诱发癌症，对生殖健康也会产生不良影响，哪怕是低剂量的镉也可能干扰激素合成与调节，影响受孕几率和妊娠结果。
此前，为减少作物中的镉含量，人们尝试过不少方法，比如用物理或化学手段去除基质中的镉，添加钾等外源物质降低镉吸收，但这些方法要么效果不佳，要么实施起来困难重重。相比之下，筛选和培育低镉积累的香菇品种被认为是更有效的策略。可问题来了，香菇吸收和转运镉的生理过程和分子机制是怎样的呢？这就像隐藏在黑暗中的谜题，亟待科研人员去揭开。
为了解开这个谜题，来自中国的研究人员展开了深入研究。他们把目光聚焦在两种对镉吸收能力差异显著的香菇菌株 —— 低镉积累菌株 Le4606 和高镉积累菌株 Le4625 上。通过串联质谱标签（TMT）定量蛋白质组学技术，结合生化分析，研究人员详细探究了这两种菌株在镉胁迫下的生理反应和蛋白质组变化。最终，他们发现了二者应对镉胁迫的不同 “策略”。Le4625 主要通过增强镉吸收、积累脯氨酸以及将镉隔离到液泡中进行解毒，而 Le4606 则擅长利用谷胱甘肽（GSH）介导的解毒途径、硫氧还蛋白抗氧化活性、三羧酸循环活动、自噬作用以及将镉排出细胞等方式来应对镉胁迫。这一研究成果发表在《Food Chemistry》上，为低镉积累香菇品种的选育奠定了坚实的理论基础，对保障人类健康意义重大。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先是 TMT 定量蛋白质组学技术，该技术能够从蛋白质层面分析香菇在镉胁迫下的生理变化；其次，对不同镉浓度处理后的香菇菌丝体进行培养与收获，获取实验样本；此外，通过测定菌丝体中的镉含量和生物量，评估镉胁迫对香菇的影响。
研究结果具体如下：
- 镉胁迫处理与菌丝体收获：研究人员从中国上海国家食用菌工程技术研究中心获取香菇菌株 Le4606 和 Le4625，将新鲜培养的菌落接种到马铃薯葡萄糖肉汤（PDB）中，在 25°C 黑暗条件下培养 12 小时，接着再培养 8 天，随后用不同浓度（0、0.1、1、5、10mg/L）的镉处理不同时长（0、0.5、2、7、12、17h），最后用四层纱布收获菌丝体并清洗。
- 镉胁迫对不同菌株镉积累能力的影响：经 0.1mg/L 镉处理 7 小时后，测定两种菌株菌丝体中的镉含量，发现 Le4625 中的镉浓度（9.86±0.81mg/kg）约为 Le4606 的 5 倍。
- 镉胁迫对菌丝体生物量的影响：研究人员量化了两种菌株在不同浓度镉（0、0.1、1、5、10mg/L）处理 8 天后的生物量，探究镉胁迫对菌丝体生物量的影响。
- 镉胁迫对香菇的综合影响：研究观察到镉胁迫会抑制香菇菌丝体生长、影响产量，并诱导活性氧（ROS）介导的氧化损伤，这与之前的研究结果一致，且 Le4625 产量受影响的特征更为明显。
研究结论和讨论部分指出，研究人员综合实验结果和已有文献，提出了香菇在蛋白质水平上对镉胁迫响应的初步机制假设。当镉进入细胞质后，它会与谷胱甘肽或脯氨酸结合，随后被隔离到液泡中或者排出细胞。该研究首次从蛋白质组学角度深入剖析了香菇对镉胁迫的响应策略，揭示了不同菌株在镉积累和解毒机制上的差异。这不仅有助于人们更深入地理解香菇应对镉胁迫的分子机制，更为后续低镉积累香菇品种的选育提供了关键的理论依据，有望通过培育低镉香菇品种，减少人体从香菇中摄入的镉含量，切实保障人们的饮食健康和生命安全，在食用菌研究和食品安全领域具有重要的科学价值和应用前景。
