双孢蘑菇菌丝生长调控新机制：AbChi1与AbCbm1协同作用解析

本研究聚焦双孢蘑菇（Agaricus bisporus）菌丝生长调控难题，通过克隆关键几丁质酶基因AbChi1及其互作模块AbCbm1，结合基因沉默与过表达技术，揭示二者通过降低菌丝几丁质含量（降幅达17.44%）显著延缓菌丝生长（过表达株生长速率降低21.7-53.7%），并首次通过酵母双杂交和GST-pull down验证其直接互作机制，为食用真菌发育调控提供新靶点。

　　

在全球化食用菌产业中，双孢蘑菇以其年产量400万吨、中国占比50%的规模成为重要经济作物。这种起源于16世纪法国的食用菌，不仅富含42%的蛋白质和多种生物活性物质，更因其对高血压等慢性疾病的潜在预防作用备受关注。然而，其产业价值与基础研究间存在显著鸿沟——特别是决定产量关键的菌丝生长调控机制尚未明晰。这一科学盲区直接制约了栽培效率提升，而问题的核心正隐藏在蘑菇细胞壁的复杂结构中。

江苏省农业科学院的研究团队将目光锁定在细胞壁核心组分几丁质上。这种由N-乙酰葡糖胺聚合而成的纤维多糖，与β-1,3-葡聚糖共同构成蘑菇细胞的"钢筋水泥"网络。团队前期转录组分析发现，一个与几丁质酶高度相似的假设基因AbChi1（对应基因组编号AGABI2DRAFT_211936）的表达波动与菌丝生长密切相关。但这一基因是否真正参与生长调控？其分子机制如何？这些问题如同蒙在蘑菇生物学上的神秘面纱，等待被揭开。

研究人员首先从A₁₅
菌株中成功克隆出1685bp的AbChi1基因，其编码的431个氨基酸蛋白被证实具有典型几丁质酶特征。通过酵母双杂交筛选，意外捕获到一个新的互作伙伴——碳水化合物结合模块蛋白AbCbm1（源自基因AGABI2DRAFT_193505）。这一发现如同打开潘多拉魔盒，引发系列关键实验：

在技术方法上，研究采用多组学联合作战策略：基于A₁₅
菌株的基因克隆构建过表达（-ov）和RNA干扰（-RNAi）载体；通过扫描电镜定量菌丝形态学参数；结合分光光度法测定几丁质、β-葡聚糖含量及几丁质酶活性；运用酵母双杂交和GST-pull down验证蛋白互作。

【AbChi1生物信息学分析】
基因序列比对显示AbChi1与参考菌株H97的相似性达99.85%，其编码蛋白具有GH18家族几丁质酶的典型结构域。系统发育分析揭示其与担子菌门几丁质酶的亲缘关系，为功能研究奠定基础。

【菌丝表型调控】
过表达株呈现戏剧性表型：AbChi1-ov菌丝生长速率较野生型降低21.7%，而AbCbm1-ov的抑制效果更显著（53.7%）。扫描电镜显示过表达株菌丝密度和横截面积显著缩减，如同被按下"生长减速键"。与之对应，几丁质含量检测显示AbChi1-ov菌丝的几丁质水平较野生型降低10.44%，暗示酶活性的增强导致细胞壁重构异常。

【分子互作机制】
酵母双杂交和GST-pull down实验如同分子级别的"握手仪式"，确证AbChi1与AbCbm1存在直接相互作用。这种"酶-模块"复合体的形成，可能通过定向引导几丁质酶至作用位点，从而精准调控细胞壁降解过程。

【代谢网络影响】
除几丁质外，AbChi1过表达株的β-1,3-葡聚糖含量也发生显著波动，揭示其对细胞壁多组分网络的全局调控作用。酶活分析显示过表达株几丁质酶活性提升2.1倍，从生化层面解释表型变化。

这项发表于《International Journal of Biological Macromolecules》的研究，首次绘制出双孢蘑菇菌丝生长的"分子刹车"图谱：AbChi1作为几丁质降解引擎，与导航模块AbCbm1形成功能复合体，通过精确控制细胞壁重构节奏调控菌丝扩展速度。该发现不仅为理解食用真菌发育提供新范式，更为分子育种提供可操作靶标——通过调控这对"基因搭档"的表达平衡，有望实现栽培周期的人工调控，对提升我国占全球50%产量的双孢蘑菇产业效益具有现实意义。正如研究者所言，这项工作是"从细胞壁生物学到产业应用的桥梁"，为真菌发育调控研究开辟了新战线。