冬虫夏草不同生长阶段的代谢组研究

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冬虫夏草(Ophiocordyceps sinensis)及其相关的产品是近十几年来的研究热点,但是,不同发育阶段的冬虫夏草代谢物变化却鲜有报道。为了发现冬虫夏草生长过程的代谢规律,本文首次对冬虫夏草生长发育过程中同一部位不同阶段的代谢物进行了研究。本研究不仅为揭示极端生境下虫菌关系,而且为打破冬虫夏草产业化的瓶颈以及冬虫夏草的合理采收提供理论依据。本文利用基于液质联用的代谢组学方法对冬虫夏草不同发育阶段的代谢物进行了比较,以及对冬虫夏草发育过程中代谢物变化进行了研究。根据冬虫夏草代谢物的主成分分析(PCA)图,显示冬虫夏草不同部位之间的代谢物存在明显差异。此外,冬虫夏草的同一部位在不同发育阶段也存在显著的差异,这种差异在发育初期更为明显。随后,我们利用偏最小二乘判别(OPLS-DA)并结合t-检验,发现了冬虫夏草在同一部位不同发育阶段的差异代谢物。将获得的差异物进行热图分析,结果显示前期阶段,磷脂(PA、PE、PG等)、脂肪酸(亚油酸、亚麻酸、油酸等)、甘油酯(DG等)等含量很高,但随着冬虫夏草的发育,这些物质逐渐减少。中期阶段,鞘脂(6-羟基鞘氨醇、植物鞘氨醇等)、脂肪酰氨基酸(油酰谷氨酸、N-硬脂酰丙氨酸、N-亚油酰缬氨酸等)和有机酸(琥珀酸、葡萄糖酸、乳酸等)的含量增加,表明这些物质的代谢水平发生了上调。后期阶段,氨基酸、GABA、腺嘌呤、次黄嘌呤、甘露醇、乙酰肉碱、磷脂、氧脂等含量显著增加。通过代谢途径分析,发现冬虫夏草在不同发育阶段,嘌呤代谢、氨基酸代谢、脂肪酸代谢、磷脂代谢、鞘脂代谢等发生了变化。而从代谢物富集来看,这些代谢途径大多都有着相关性。前期,磷脂代谢为中期和后期提供能量和物质基础。中期,鞘脂代谢、脂肪酸代谢等参与调节多种生命活动过程和起到传导信号的作用,可能对冬虫夏草子实体的形成发挥作用。后期,嘌呤代谢、氨基酸代谢和氧脂代谢等变得更加旺盛,这可能与冬虫夏草的成熟和产孢有关。
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