超声波处理通过调控丙酮酸代谢和氨基酸稳态抑制荷叶离褶伞采后褐变的转录组与网络分析

为解决食用菌采后褐变导致的品质劣变问题，福建农林大学食品科学学院团队开展超声波(US)处理调控荷叶离褶伞(Lyophyllum decastes)代谢通路的研究。通过转录组测序和WGCNA分析，发现US处理通过上调LdPK基因、下调LdPC等16个核心基因，维持能量稳态并延缓氨基酸消耗，显著抑制PPO活性、提升CAT活性，使贮藏16天的感官评分提高30%-48%。该研究为食用菌绿色保鲜提供了新策略，成果发表于《Scientia Horticulturae》。

　　

食用蘑菇因其营养丰富而备受青睐，但采后易发生褐变、脱水等问题。以中国特有食用菌荷叶离褶伞(Lyophyllum decastes)为例，其含水量高达90%，贮藏过程中会出现菇体皱缩、组织硬化等现象，短短几天就会失去商品价值。传统研究发现褐变与多酚氧化酶(PPO)活性和能量耗竭有关，但具体分子机制尚不明确。福建农林大学食品科学学院团队注意到，超声波(US)处理在草莓、番茄等果蔬保鲜中效果显著，能否应用于食用菌？这成为他们开展本研究的初衷。

研究人员选取8-9分成熟的荷叶离褶伞，设置超声处理组(35 kHz, 300 W, 10 min)和对照组(CK)，4℃贮藏16天。关键技术包括：1) Illumina Hiseq?平台转录组测序，2) WGCNA共表达网络分析筛选核心基因，3) qRT-PCR验证关键基因表达，4) 感官评价与生理指标测定。样本来自福建古田县某生物科技公司，每组设3个生物学重复。

3.1 感官品质变化
US处理组在贮藏16天时菇体饱满度、表面白度显著优于CK组(P<0.01)，消费者接受度评分提高48%。CK组则出现明显褐变和组织空腔(表1)。

3.2 转录组数据分析
测序数据Q30>98.87%，与近缘种Lyophyllum atratum相似度最高。PCoA分析显示贮藏后期组间差异显著，共鉴定22,729个差异基因(DEGs)，其中2000个为各时期共有基因(图2)。

3.3 通路富集分析
KEGG显示DEGs主要富集在丙酮酸代谢、氨基酸合成等通路。US组中参与色氨酸代谢的LdTRPD、LdIDO1等基因表达下调，而丙酮酸激酶LdPK显著上调(图3)。

3.4 WGCNA网络构建
MEblue和MEgreenyellow模块与褐变指数(BI)相关性最强(r=0.94)。BI与PPO活性呈正相关(r_PPO=0.9996)，与CAT活性(r_CAT=-1.000)及氨基酸含量负相关(图4)。

3.5 核心基因验证
qRT-PCR证实：LdPK基因在US组表达量较CK组高2.1倍，而LdPC、LdlldD等基因表达受抑制。氨基酸代谢相关基因LdPRODH、LdEGT2.2表达量降低50%-70%(图6-7)。

讨论与结论
研究首次揭示US处理通过"双通路调控"机制延缓荷叶离褶伞褐变：1) 能量代谢方面，上调LdPK促进ATP生成，维持能量电荷；下调LdPC减少三羧酸循环(TCA)能耗。2) 氨基酸代谢方面，抑制LdEGT2.2等基因延缓组氨酸衍生物消耗，维持抗氧化物质含量。该发现为食用菌采后保鲜提供了分子靶点，35 kHz超声波处理可作为绿色保鲜技术推广。论文创新性在于将WGCNA网络分析应用于食用菌采后研究，并发现L-乳酸脱氢酶(LdlldD)等新调控因子。未来可进一步研究US处理对菇体微生物组的影响。