《Journal of Fungi》：Interspecific Interactions Among White-Rot Fungi Modulate the Production of Extracellular Oxidative Enzymes and Wheat Straw Degradation
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小麦秸秆含有难降解的木质素，这限制了其生物转化效率。本研究探讨了白腐真菌共培养对胞外氧化酶活性和小麦秸秆降解的影响。研究人员采用苯胺蓝和愈创木酚平板试验对9株真菌进行了初筛，并选取其中3株——单色下皮黑孔菌（Cerrena unicolor）WS4761、糙皮
小麦秸秆含有难降解的木质素，这限制了其生物转化效率。本研究探讨了白腐真菌共培养对胞外氧化酶活性和小麦秸秆降解的影响。研究人员采用苯胺蓝和愈创木酚平板试验对9株真菌进行了初筛，并选取其中3株——单色下皮黑孔菌（Cerrena unicolor）WS4761、糙皮侧耳（Pleurotus ostreatus）WS4122和云芝栓孔菌（Trametes versicolor）WS4313——进行单一培养和两两共培养的比较。共培养增强了漆酶（laccase）活性，而过氧化物酶（peroxidase）的响应则取决于真菌配对组合。单色下皮黑孔菌WS4761与糙皮侧耳WS4122的共培养表现出最高的漆酶和过氧化物酶活性。在第20天，其漆酶活性分别约为相应单培养在同一采样时间的5倍和62倍，过氧化物酶活性约为17倍和5倍。糙皮侧耳WS4122与云芝栓孔菌WS4313的共培养产生了最大的重量损失（48.09%），以及最高的纤维素和半纤维素损失（分别为54.50%和64.65%）。然而，没有任何共培养组合超过单色下皮黑孔菌WS4761单培养中记录的最高平均木质素损失（60.53%），该单培养还表现出相对较低的纤维素损失（22.82%）。因此，增强的氧化酶活性并不一定改善选择性脱木质素作用。某些共培养组合中较高的碳水化合物损失可能限制了其在以保留纤维素为目的的预处理中的优势，而单色下皮黑孔菌WS4761单培养则显示出在木质素去除与纤维素保留之间取得平衡的潜力。
白腐真菌种间互作对小麦秸秆降解及胞外氧化酶分泌的调控机制
一、研究背景与意义
生物质原料是重要的可再生资源，然而木质纤维素的高效转化仍受限于包裹结构多糖的难降解木质素基质。白腐真菌是木质素修饰与降解最有效的生物制剂之一，其降解能力主要依赖包括漆酶和过氧化物酶在内的胞外氧化酶。传统生物预处理依赖真菌单培养，但种间共培养正受到新的关注，因为真菌间的相互作用本身可重塑胞外酶的分泌格局，可能激活原本弱表达的代谢通路，并改变氧化酶与水解酶之间的平衡。
然而，共培养的结果高度依赖具体情境：真菌种类和木质素结构可显著改变脱木质素效果和多糖保留程度，双真菌竞争可能加速或改变木质纤维素降解方向，取决于互作菌株与底物。已有研究表明，共培养并非总是协同增效，每种真菌配对都需要针对酶生产和底物降解两方面进行独立评估。小麦秸秆作为全球年产量约12.5亿吨干物质的农业残留物，是评估这种配对依赖性效应的合适底物。本研究旨在通过比较白腐真菌单培养与两两共培养对小麦秸秆的作用，阐明种间互作如何影响胞外氧化酶活性和底物降解，并评估不同培养策略用于生物预处理的潜力。
二、主要技术方法
研究人员从东北地区子实体中分离获得9株真菌菌株进行初筛，其中3株经核糖体DNA内转录间隔区（ITS）测序确认身份：单色下皮黑孔菌WS4761、糙皮侧耳WS4122和云芝栓孔菌WS4313。研究采用愈创木酚和苯胺蓝平板显色反应进行定性初筛，并在PDA平板上进行配对互作观察。固体发酵实验以宁夏永宁县小麦秸秆为底物，接种后在28°C、80%相对湿度条件下分别培养10、20、30和40天。漆酶活性以ABTS为底物在420 nm处测定，过氧化物酶活性以2,6-二甲氧基苯酚（DMP）为底物在469 nm处测定。木质纤维素组分分析采用范索氏（Van Soest）法，并结合傅里叶变换红外光谱（FTIR）和扫描电子显微镜（SEM）分析秸秆微观结构变化。统计分析采用GraphPad Prism 8.3.1进行方差分析（ANOVA）和Tukey多重比较检验。
三、研究结果
3.1 木质素降解菌株的初步筛选
不同菌株在两种定性平板试验中表现各异。菌株WS4313、WS4122和WS4331在苯胺蓝培养基上产生较大的脱色区域，而WS4761、WS4313和WS4122在愈创木酚培养基上显色更为明显。综合平板试验表现和菌丝生长特性，研究人员选定WS4761、WS4313和WS4122进行后续共培养实验。WS4331虽然苯胺蓝脱色区域最大，但因菌丝生长缓慢且愈创木酚显色弱而未被选用。
3.2 配对互作试验
在PDA平板上，单色下皮黑孔菌WS4761生长速度略快于云芝栓孔菌WS4313和糙皮侧耳WS4122，后两者生长速度几乎一致。三组配对组合在接触点均出现对峙僵持并形成屏障区。
3.3 共培养条件下胞外氧化酶活性
在40天培养期内，三种白腐真菌共培养的漆酶活性普遍高于相应单培养。单色下皮黑孔菌WS4761与云芝栓孔菌WS4313共培养在第20天达到漆酶活性峰值26.65 U/g，为单色下皮黑孔菌单培养的1.95倍。单色下皮黑孔菌WS4761与糙皮侧耳WS4122共培养的漆酶活性同样在第20天达到峰值66.70 U/g，为单色下皮黑孔菌单培养同期的4.88倍，也是前一共培养组合的2.50倍。糙皮侧耳WS4122与云芝栓孔菌WS4313共培养的漆酶活性在第30天达到峰值17.14 U/g，且在整个培养期间保持相对稳定。
过氧化物酶活性方面，单色下皮黑孔菌WS4761与糙皮侧耳WS4122共培养在所有处理中活性最高，第20天达到峰值13.31 U/g，分别为糙皮侧耳单培养的4.73倍和单色下皮黑孔菌单培养的17.06倍。单色下皮黑孔菌WS4761与云芝栓孔菌WS4313共培养的过氧化物酶活性在第10天达到峰值3.55 U/g，第20天时显著高于两个对应单培养。糙皮侧耳WS4122与云芝栓孔菌WS4313共培养在第30和40天均表现出显著高于两个对应单培养的过氧化物酶活性。
3.4 重量损失与扫描电镜分析
单培养和共培养的重量损失均随培养时间增加而上升，范围从9.38%至48.09%。共培养普遍表现出比相应单培养更大的重量损失。糙皮侧耳WS4122与云芝栓孔菌WS4313共培养在第40天达到最大重量损失48.09%，显著高于对应单培养。扫描电镜显示，未处理小麦秸秆表面具有规则排列的大小不一的突起结构，经40天真菌处理后表面出现裂纹和孔隙，突起结构被侵蚀或消失。单色下皮黑孔菌单培养对表面结构的破坏最为显著。
3.5 木质纤维素组分分析
培养40天后，纤维素、半纤维素和木质素损失范围分别为17.27%至54.50%、32.25%至64.65%和35.83%至60.53%。单色下皮黑孔菌WS4761单培养表现出最高的平均木质素损失（60.53%），同时纤维素损失相对较低（22.82%）。糙皮侧耳WS4122单培养的纤维素和半纤维素损失最低（分别为17.27%和32.25%）。糙皮侧耳WS4122与云芝栓孔菌WS4313共培养的纤维素和半纤维素损失最大（分别为54.50%和64.65%），均显著高于对应单培养。FTIR光谱分析显示处理后样品在木质素和结构多糖相关波段出现位移，但不同处理的位移模式与组分损失排序不完全一致。
四、讨论与结论
研究结果表明，真菌共培养对胞外氧化酶活性和小麦秸秆降解的影响存在差异。较高的漆酶和过氧化物酶活性并不总是对应更大的木质素损失，某些共培养组合中额外的碳水化合物损失可能限制了其在以保留纤维素为目的的预处理中的优势。共培养对酶活性的影响取决于配对伙伴的身份，不同配对在酶活性的量级和时间模式上均存在差异。酶活性通常在培养结束前达到峰值，而重量损失持续增加，这可能与木质素屏障的渐进性修饰改善了多糖的可及性有关。组分损失数据揭示了木质素去除与碳水化合物保留之间的平衡关系。扫描电镜和FTIR提供了结构改变的证据，但这些观察本身无法确定被移除的化学组分或量化其损失，需要与组分测定结果结合解读。
研究结论指出，共培养白腐真菌显著影响漆酶活性，而过氧化物酶响应取决于真菌配对组合。单色下皮黑孔菌WS4761与糙皮侧耳WS4122的共培养在所有测试组合中表现出最高的漆酶和过氧化物酶活性。共培养总体上增加了秸秆重量损失，但具有最高漆酶和过氧化物酶活性的组合并未产生最大的重量损失。木质纤维素降解模式具有处理依赖性：半纤维素损失普遍大于纤维素，而木质素损失在不同真菌处理间差异显著。在所有处理中，单色下皮黑孔菌WS4761单培养兼具最高平均木质素损失和相对较低的纤维素损失，支持其作为小麦秸秆预处理菌株的潜力。
