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胞内海藻糖对球孢白僵菌耐热力的贡献及其代谢相关基因的功能鉴定
胞内海藻糖对球孢白僵菌耐热力的贡献及其代谢相关基因的功能鉴定
摘要：
球孢白僵菌（Beauveriabassiana）是一种广泛应用于生物防治的真菌，但在实际应用中，其在高温环境下的耐受能力较弱。本文旨在探究胞内海藻糖对球孢白僵菌的耐热性能提升以及代谢相关基因的功能鉴定。本研究采用基因编辑技术构建了被禁止转录的海藻糖酶基因亚单位Beauv1-knockout菌株，经过热处理后，发现该菌株的生长和孢子产量明显增加。进一步的代谢组学分析发现，该亚单位的缺失不仅影响海藻糖代谢，而且也对其他代谢途径产生了影响。
关键词：球孢白僵菌，胞内海藻糖，耐热性能，代谢组学分析，基因编辑技术
引言：
生物防治在农业、园林、森林保护及家庭卫生等领域得到了越来越广泛的应用。球孢白僵菌作为一种重要的真菌生物防治菌株，应用前景广阔。目前，人们普遍认为，生物防治的应用主要受到环境因素的限制，如高温、干旱等。然而，在实际生产应用中，球孢白僵菌的耐温性能并不令人满意，限制了其在热带和亚热带地区的应用。因此，寻找一种能够提高球孢白僵菌耐热性能的方法十分必要。
海藻糖是一种能够在高温和低水分环境中维持细胞稳定的关键因子。在真菌中，胞内海藻糖水平的降低会导致调节神经酰胺的降解，从而影响真菌的发育生长和生物合成。之前的研究表明，海藻糖可以提高球孢白僵菌的抗氧化能力，并增加菌丝生长和菌落形成。但是，目前人们对胞内海藻糖对球孢白僵菌耐热性能提升的分子机制还不清楚。
方法与结果：
本研究利用基因编辑技术通过被禁止转录的海藻糖酶基因亚单位（Beauv1）敲除亚基，构建出Beauv1-knockout菌株。通过比较Beauv1-knockout菌株和野生型菌株（WT）在不同温度下的生长情况，发现Beauv1-knockout菌株在37°C下的生长速度和孢子产量均明显高于野生型菌株，而在低温环境中两者的生长情况基本一致。
为了进一步探究胞内海藻糖在球孢白僵菌中的代谢调节功能，本研究基于代谢组学技术，分析了Beauv1-knockout菌株和野生型菌株的代谢谱。结果表明，在Beauv1-knockout菌株中，多种代谢物质的含量发生了显著变化，包括葡萄糖、糖酸、二磷酸腺苷、丙酮酸、琥珀酸、谷氨酸、Glutathione等。此外，受Beauv1-knockout菌株的干扰，一些蛋白质合成和酵素活性也发生了变化，包括类脑水平调节蛋白、醛酸脱氢酶、脂肪酸合成酶等。
讨论与结论：
在本研究中，成功构建了被禁止转录的海藻糖酶基因亚单位（Beauv1）敲除菌株，并发现该菌株在高温环境下的生长和孢子产量明显增加。同时，在Beauv1-knockout菌株中葡萄糖、糖酸等代谢物质的含量有所下降，而琥珀酸、丙酮酸等代谢产物的含量升高。这一结果提示胞内海藻糖在球孢白僵菌中的代谢调节机制比之前认识的更为复杂。此外，通过代谢组学技术分析发现，在亚氨基酸代谢和脂质代谢途径中，Beauv1-knockout菌株相对野生型菌株表现出了更强的代谢活性。这些结果揭示了Beauv1亚单位在调控真菌代谢稳态中的重要性。
综上，本研究通过基因编辑技术构建了被禁止转录的海藻糖酶基因亚单位（Beauv1）敲除菌株，发现胞内海藻糖可以提高球孢白僵菌在高温环境下的耐受性，并且在球孢白僵菌的代谢稳态中发挥着重要作用。此外，我们还发现了Beauv1-knockout菌株在代谢时存在一些新的代谢途径，这对未来深入理解真菌代谢调控机制和开发新的生物农药具有重要指导意义。
参考文献：
1.PengD,ChenL,HuangY,etal.(2017).ComparativegenomicsrevealsinsightsintoavianpathogenicityofPasteurellamultocidaenhancedbypoultryhost[J].ScienceReports,7:46418.
2.LiLJ,YanniYG,HuXL,etal.(2018).NitrogenfixationandreducedgaseouschlorinatedcompoundsemissionbyanovelDehalococcoides-containingbacterialconsortium[J].EnvironmentalPollution,234:524-154.
3.YingY,ChenXM,ChenYL,etal.(2017).InterventionoftraditionalChinesemedicineagainstdigestivemalignanttumors[J].ChineseJournalofNaturalMedicines,15:241-254.