為解析草菇不耐低溫的分子機理，本項目通過紫外誘變的方法篩選出耐低溫的草菇突變菌株Vtlt-1, 運用表達譜芯片技術解析原始菌株和突變菌株的表達譜差異，試驗驗證表達譜檢測結果，并運用生物信息學方法解析結果發(fā)現(xiàn)差異基因的生物學通路富集在次生代謝物質的合成、糖代謝和氨基酸代謝等生物代謝途徑，分析突變菌株耐低溫的代謝機制，推測這些途徑可能參與草菇低溫自溶的生理過程。
主筆發(fā)表SCI論文1篇，中文核心期刊發(fā)表論文1篇；申請了7項發(fā)明型專利……這是上海市農業(yè)科學院生物技術研究所的呂貝貝主持農口系統(tǒng)青年人才成長計劃三年拿出的“成績單”。“草菇大家都愛吃吧，但是這個價格并不高的
食用菌卻是很傲嬌的……”熱情開朗的呂貝貝，同記者聊起草菇，話匣子一下子就打開了。
博后時期就開始研究草菇
草菇因為營養(yǎng)價值高，口感佳，被廣大市民喜愛。如此受歡迎的草菇，為什么不能規(guī)模化種植，解決季節(jié)性上市的問題呢？呂貝貝告訴記者，草菇生長喜好高溫高濕環(huán)境，適合在熱帶、亞熱帶地區(qū)栽培。溫度是影響草菇生長發(fā)育最重要的因素，也極大地影響草菇的品質和產(chǎn)量。另外，草菇的生長還需要較高的濕度，由于我國長江以北地區(qū)，大部分時間溫度較低，氣候干燥，適應草菇種植的時間極短，不利于大規(guī)模栽培。
同時，草菇是食用菌中最不易保鮮貯藏的菇類，其貨架期極短，保鮮問題是草菇生產(chǎn)中的一大制約因素。草菇的低溫自溶問題是草菇商業(yè)化生產(chǎn)的關鍵制約因素，而耐低溫草菇品種的培育成為草菇育種的焦點，同時其耐低溫的分子機理也是目前草菇的研究熱點。關于草菇低溫自溶的分子機制的研究已有數(shù)十年的歷史，但是由于基因組信息未知和技術方面原因，取得成果也少之又少。呂貝貝在博士后期間一直從事草菇不耐低溫分子機制的研究，成功建立了草菇基因組重排育種的技術體系，同時為驗證外源基因在草菇中的表達情況，優(yōu)化了草菇的基因表達密碼子，獲得一套草菇的最優(yōu)密碼子。呂貝貝說：“這些都為這次課題的開展提供了良好的研究基礎。”
抽絲剝繭尋找關鍵基因
“找到導致這些問題發(fā)生的關鍵基因，就是我的研究內容。”呂貝貝介紹，這個課題就是研究利用紫外誘變育種技術培育出耐低溫草菇突變菌株，以突變菌株和原始出發(fā)菌株V23為樣品，依據(jù)2013年公布的草菇全基因組信息，利用表達譜芯片技術，在轉錄組及其基因簇水平分析突變菌株的耐低溫分子機制，同時為解決草菇低溫自溶問題提供全面而豐富的理論基礎，為解決草菇不耐低溫儲藏問題提供指導方向。
草菇有1萬多個基因，從這1萬多個基因里如何尋找到草菇低溫自溶關鍵基因，呂貝貝也經(jīng)歷過迷茫時期。對篩選出的耐低溫菌株進行出菇實驗和子實體低溫儲藏能力比較，選育出子實體低溫儲藏時間最長的突變菌株，這個過程雖歷時一年但團隊進行得比較順利。利用表達譜芯片技術獲得耐低溫菌株與出發(fā)菌株的轉錄組信息，難題也隨之顯現(xiàn)：用何種分析模塊才能篩選出關鍵基因？呂貝貝和團隊成員苦苦思索，多方討論，要知道，這是首次利用選育的耐低溫菌株從整個轉錄組的水平上進行耐低溫機制的研究，并沒有現(xiàn)成的模塊。經(jīng)過兩年時間，團隊將低溫誘導過程中的草菇轉錄組數(shù)據(jù)進行的SOM分析結合基因在耐低溫突變菌株和原始菌株的表達趨勢比對分析，利用這一新型數(shù)據(jù)分析模型篩選出5個低溫自溶的關鍵基因，為草菇的遺傳改良提供了重要基礎。
“只有找到關鍵基因，才能從根本解決草菇低溫自溶的問題。”過程既繁瑣又艱辛，呂貝貝卻始終沒有想過放棄，“目前根據(jù)草菇的組學解析已經(jīng)初步解析與低溫自溶相關的代謝通路,但是代謝通路中關鍵基因的功能驗證還需要建立穩(wěn)定的遺傳轉化體系以及高效的基因敲除和基因過表達技術體系,這些體系的高效和穩(wěn)定表達是后續(xù)關鍵基因功能驗證的技術關鍵，也是將來的研究重點。”呂貝貝如此說道。
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