多组学揭示腐生真菌白鳞乳菇通过生态系统工程与分子重编程协同策略固定和解毒铁毒性

《Communications Biology》：Integrated multi-omics reveals mycelial spatial restructuring and coordinated metabolic reprogramming underlying fungal iron detoxification in Leucocalocybe mongolica

　　

摘要

重金属导致的全球土壤污染威胁着粮食安全和生态系统健康。本研究探讨了腐生真菌白鳞乳菇Leucocalocybe mongolica（LY9）固定和解毒铁的潜力。LY9土壤改良以剂量依赖方式降低铁的生物学有效性，其中50%处理组使土壤铁含量降低28.3%。空间离子组学分析表明，真菌菌丝形成隔离梯度，在密集定殖区积极动员可溶性铁并将其消耗26.9%。在25 mg/L Fe2?胁迫下，LY9表现出较强的耐受性，并在生物量中积累铁，在第15天达到峰值41.23 mg/kg（Fe15）。Fe15时整合多组学分析揭示了一种精细的适应策略：铁硫簇生物发生、抗氧化防御（如乙醛酶I、谷胱甘肽S-转移酶、锰超氧化物歧化酶）、能量代谢（电子传递链、三羧酸循环）和细胞壁强化（疏水蛋白、碳水化合物活性酶）相关基因的协同上调。这种转录重编程在代谢组中得到反映，谷胱甘肽及其前体（γ-谷氨半胱氨酸）大量积累超过124倍，NAD?/NADP?增加超过50倍，AMP增加超过200倍，突显了代谢向抗氧化防御和能量产生方向的协同转变，以对抗铁诱导的氧化胁迫。我们的发现表明，LY9采用从生态系统工程到分子重编程的多层次策略，使其成为修复铁毒性土壤的有前景候选物种。