鎘脅迫對不同品種羊肚菌鎘富集規(guī)律與抗氧化系統(tǒng)的影響

范麗瑩,范婷婷,仝宗軍,梁立韻,趙志勇,陳 輝,周昌艷,趙曉燕,*

(1.上海理工大學 健康科學與工程學院,上海 200093; 2.上海市農(nóng)業(yè)科學院 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標準與檢測技術研究所,上海 201403; 3.上海市農(nóng)業(yè)科學院 食用菌研究所,上海 201403)

羊肚菌(Morchellaspp.)隸屬于子囊菌門(Ascomycota)盤菌綱(Pezizomycetes)盤菌目(Pezizales)羊肚菌科(Morchellaceae)[1-2],因其鮮美的口感、獨特的外觀和較高的經(jīng)濟價值受到人們的廣泛關注[3]。Rotzoll等[4]發(fā)現(xiàn),羊肚菌具有抗腫瘤、抗菌、抗氧化、促消化、化痰、滋補腸胃、提高免疫力、神經(jīng)保護等功效[5-9]。自2011年我國羊肚菌首次實現(xiàn)人工栽培以來,隨著優(yōu)良菌種的選育和外源營養(yǎng)袋技術的創(chuàng)新,羊肚菌栽培面積和產(chǎn)量不斷增加,加之國家產(chǎn)業(yè)精準扶貧的大力推進,作為高附加值食用菌品種的羊肚菌在全國范圍內(nèi)栽培規(guī)模迅速擴大,截至2020年我國羊肚菌栽培面積達到1.1萬hm2[10]。目前我國羊肚菌商業(yè)化栽培的品種主要是六妹羊肚菌(M.sextelata)和梯棱羊肚菌(M.importuna),約占產(chǎn)業(yè)的80%～90%[11]。

食用菌栽培方式由其品種決定,羊肚菌、雙孢蘑菇、竹蓀、大球蓋菇等為覆土栽培食用菌,木耳、猴頭菇、平菇、金針菇等則不需要土壤即可出菇。對于需要覆土栽培的食用菌而言,土壤是食用菌中重金屬的主要來源[12]。宋偉等[13]根據(jù)138個典型耕地土壤重金屬數(shù)據(jù)庫計算出全國耕地土壤重金屬污染率達16.67%,鎘(Cadmium, Cd)污染占25.20%,遠超其他幾種重金屬元素。土壤中的重金屬能夠通過食物鏈間接地威脅人體健康。與植物相比,食用菌體內(nèi)會富集更多的重金屬,且對Cd富集能力最強[14]。Cd易在機體內(nèi)產(chǎn)生生物蓄積和生物放大作用,已被美國毒物管理委員會ATSDR列為第六位危及人體健康的有毒物質(zhì)[15]。食用菌重金屬富集最早是從蘑菇屬(Agarices)Cd高水平積累中發(fā)現(xiàn)的[16]。謝寶貴等[17]對不同食用菌重金屬的累積性能進行對比,發(fā)現(xiàn)姬松茸對Cd和鉛(Pb)的富集能力最強,其次是靈芝,金福菇富集能力最弱。饒書愷等[18]對貴州人工栽培羊肚菌的Cd含量進行篩查,發(fā)現(xiàn)超標率達33.9%。食用菌栽培初期,生長基質(zhì)中的重金屬和其他微量元素易被菌絲體吸收,導致采后的食用菌存在一定比例重金屬超標現(xiàn)象[19]。郭璟等[20]對青海省5種野生羊肚菌Cd含量進行測定,發(fā)現(xiàn)Cd含量超出食品中污染物限量標準的1.15～11.21倍。Liu等[21]對云南省野生食用菌進行重金屬含量測定,其中檢測到的羊肚菌屬包括4個黑脈羊肚菌、1個尖頂羊肚菌和1個高羊肚菌,Cd的質(zhì)量濃度范圍為0.44～2.11 mg·kg-1,均高于國家食品中污染物限量標準值(Cd為0.2 mg·kg-1)。

非生物脅迫會使生物體發(fā)生氧化應激反應,積累大量活性氧(ROS)。為了避免ROS對細胞生長、代謝和發(fā)育造成損害,生物體必須在胞內(nèi)控制其產(chǎn)生與清除間的平衡,平衡過程具體包括超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、過氧化氫酶(catalase, CAT)、谷胱甘肽還原酶(glutathione reductase, GR)、谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase, GSH-Px)和抗壞血酸過氧化物酶(ascorbate peroxidase, APX)等酶促抗氧化劑,以及谷胱甘肽(reduced glutathione, GSH)和抗壞血酸(ascorbic acid, AsA)等非酶抗氧化物質(zhì)[22,23]。小海綿羊肚菌(Morchellaspongiola)通過誘導產(chǎn)生抗氧化系統(tǒng)中的抗氧化酶和抗氧化活性物質(zhì)來削弱重金屬Cd的毒性,輔助細胞消除ROS對菌絲造成的傷害[24]。劉朋虎等[25]發(fā)現(xiàn),Cd誘導姬松茸抗氧化防御系統(tǒng),導致不同品種姬松茸菌絲酶活性總體呈先上升后下降趨勢,Cd脅迫對J85菌絲酶活性影響比J77菌絲更強,J85菌絲細胞受損更嚴重[26]。

目前,關于羊肚菌重金屬方面的研究主要集中在Cd的污染溯源、分布特征和安全評價等,關于Cd對不同品種羊肚菌菌株生理生化、Cd富集規(guī)律和抗氧化系統(tǒng)的影響差異方面尚未見報道。基于此,本研究擬利用六妹羊肚菌M25菌株和梯棱羊肚菌I15菌株為試驗材料,探討羊肚菌菌株Cd富集規(guī)律,以及不同Cd質(zhì)量濃度對抗氧化系統(tǒng)典型酶活性及其產(chǎn)物變化的影響,闡明不同品種羊肚菌菌株在生理生化、Cd富集規(guī)律和抗氧化系統(tǒng)的差異和響應機制,以便更深入了解Cd對羊肚菌的損傷機制,為羊肚菌Cd抗性菌株篩選、安全栽培和真菌生物修復提供相關基礎數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 試驗菌株

六妹羊肚菌(M.sextelata)M25菌株和梯棱羊肚菌(M.importuna)I15菌株均由上海市農(nóng)業(yè)科學院食用菌研究所菌種保藏中心提供。菌株生長條件:保藏溫度4 ℃,培養(yǎng)溫度20 ℃。

1.1.2 培養(yǎng)基與試劑

試劑:硝酸和高氯酸購于國藥集團化學試劑有限公司;氯化鎘購于上海西格瑪奧德里奇貿(mào)易有限公司;超氧化物歧化酶(SOD)試劑盒、過氧化氫酶(CAT)試劑盒、谷胱甘肽還原酶(GR)試劑盒、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)試劑盒、抗壞血酸過氧化物酶(APX)試劑盒、丙二醛(MDA)含量試劑盒、還原型谷胱甘肽(GSH)含量試劑盒和還原型抗壞血酸(AsA)含量試劑盒購于蘇州科銘生物技術有限公司。

PDA培養(yǎng)基來自美國BD公司,PDB培養(yǎng)基來自安琪酵母股份有限公司。

Cd母液配制方法:取0.1 g CdCl2,用超純水定容至50 mL容量瓶,配制成2 g·L-1CdCl2母液。

1.2 試驗方法

1.2.1 菌絲培養(yǎng)

固體培養(yǎng)基(平板)培養(yǎng):按照培養(yǎng)基使用說明(39 g·L-1)進行配制,加入配制好的CdCl2母液,使其終質(zhì)量濃度分別為0、0.25、0.50、0.75、1.00、1.25、1.50、2.00 mg·L-1,用透氣膜封口,121 ℃滅菌15 min。在超凈工作臺內(nèi)倒培養(yǎng)基至培養(yǎng)皿中,培養(yǎng)基凝固后在中心分別轉(zhuǎn)接活化后直徑5 mm的M25和I15菌塊,于20 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。每個菌株每個CdCl2質(zhì)量濃度處理設置3個重復。

液體培養(yǎng)基(搖瓶)培養(yǎng):按照培養(yǎng)基使用說明(40 g·L-1)進行配制,CdCl2終質(zhì)量濃度同固體培養(yǎng)基,每瓶接種6塊直徑5 mm菌塊,于恒溫振蕩培養(yǎng)箱20 ℃,150 r·min-1培養(yǎng)。每個菌株每個CdCl2質(zhì)量濃度處理設置3個重復。

1.2.2 菌絲生長速度測定

待所有培養(yǎng)皿中接種塊新萌發(fā)菌絲生長至培養(yǎng)基表面時開始記錄,每2 d在菌絲生長前端進行標記,并用游標卡尺測量菌絲生長前后兩端的距離,計算菌絲體日平均生長速度(mm·d-1)。

r=r2-r1;

(1)

v=rm/t。

(2)

式(1)和(2)中,r代表菌絲生長半徑(mm);r2代表終止半徑(mm);r1代表初始半徑(mm);v代表菌絲生長平均生長速度(mm·d-1);rm代表菌絲生長半徑平均值(mm);t代表生長時間(d)。

1.2.3 菌絲形態(tài)觀察

將8個不同Cd質(zhì)量濃度處理組的平板放在光學顯微鏡(ZEISS Axio Scope A1)下觀察,物鏡10×條件下觀察菌絲微觀形態(tài)。

1.2.4 菌絲Cd含量測定

參照《食品安全國家標準 食品中鎘的測定》(GB 5009.15—2014)[27]執(zhí)行。

樣品前處理:用100目過濾網(wǎng)過濾液體培養(yǎng)基中的菌絲球,用去離子水洗去菌絲球表面培養(yǎng)基,用0.2 mol·L-1HNO3沖洗3次以洗去胞外Cd。隨后將菌絲放置在真空冷凍干燥機(SIM公司,FD5-3T)內(nèi)凍干,研磨后取0.5 g菌絲體粉末加至50 mL三角瓶內(nèi),待測。

濕法消解:向18 mL硝酸與高氯酸混合液(體積比5∶1)內(nèi)加入待測樣品,浸泡過夜,用電熱板(JH404-2型)消化至1 mL無色透明液體,冷卻后用去離子水定容至25 mL。

使用石墨爐原子吸收光譜儀(SpectrAA 600)和火焰原子吸收光譜儀(SpectrAA 200)測定菌絲Cd含量。通過菌絲與培養(yǎng)基Cd含量的比值計算菌絲Cd富集系數(shù)(BCF)。

1.2.5 酶活性測定

收集不同Cd質(zhì)量濃度處理的菌絲,用于抗氧化劑酶活性和抗氧化活性物質(zhì)含量的檢測。SOD、CAT、GR、GSH-Px和APX活性,以及MDA、GSH和AsA含量測定方法按照蘇州科銘生物技術有限公司的試劑盒說明書流程進行,然后使用酶標儀(Tecan Infinite 200)進行測定。

1.2.6 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2021軟件生成數(shù)據(jù),使用SPSS 26.0軟件分析數(shù)據(jù),使用GraphPad Prism 9.0軟件繪制圖形,使用MATLAB 2022軟件構建模型。

2 結果與分析

2.1 鎘對羊肚菌菌絲生長和形態(tài)的影響

由圖1-a可知,Cd脅迫使不同品種羊肚菌菌絲生長速度均降低。I15菌絲生長速度隨Cd質(zhì)量濃度的增加而緩慢下降;M25菌絲生長速度受Cd影響較大,在Cd質(zhì)量濃度為0.25～2.00 mg·L-1時菌絲生長速度處于平穩(wěn)狀態(tài),均低于5 mm·d-1,對照組生長速度是Cd脅迫組的2.5～4.2倍。在Cd質(zhì)量濃度處于0.25～2.00 mg·L-1時,M25菌絲生長速度較對照組下降71.8%～80.6%,I15菌絲生長速度較對照組下降17.9%～78.0%,且在Cd質(zhì)量濃度處于0.25～1.00 mg·L-1時I15的生長速度比M25快54.9%～229.6%(P<0.05)。當Cd質(zhì)量濃度超過1.00 mg·L-1時,M25和I15菌絲生長速度無顯著差異,菌絲生長均較緩慢,受Cd影響較大。

Cd脅迫下羊肚菌菌絲生物量測定結果表明,在Cd質(zhì)量濃度為0～2.00 mg·L-1時,M25和I15菌絲生物量均呈先增大后減小的變化趨勢(圖1-b);Cd質(zhì)量濃度為0～1.00 mg·L-1時,I15菌絲生物量整體高于M25,I15菌絲生長更旺盛,且I15空白組菌絲生物量比M25空白組菌絲高32.12%(P<0.05)。Cd質(zhì)量濃度為0.75 mg·L-1時,I15菌絲生物量達到最大,比對照組高8.25%(P<0.05)。當Cd質(zhì)量濃度為1.00 mg·L-1時,M25菌絲生物量達到最大值,比對照組高15.34%(P<0.05)。當Cd質(zhì)量濃度為2.00 mg·L-1時,M25和I15菌絲生物量較對照組分別降低了82.36%和32.83%(P<0.01)。

觀察不同品種羊肚菌菌落形態(tài)和微觀結構發(fā)現(xiàn):Cd脅迫下M25菌落直徑受影響嚴重,但與Cd質(zhì)量濃度無關;而I15菌落直徑主要受Cd質(zhì)量濃度的影響,Cd質(zhì)量濃度越大,菌落直徑受抑制越明顯;隨著Cd質(zhì)量濃度的增加,M25菌絲外圍逐漸出現(xiàn)白色抑菌圈,Cd質(zhì)量濃度越高抑菌圈越明顯(圖1-c),而受Cd脅迫的I15菌絲則無白色抑菌圈產(chǎn)生。Cd脅迫使M25和I15菌絲生長均受到抑制,由粗壯稀疏變?yōu)槔w細濃密,同時增大了菌絲分叉數(shù)和氣生菌絲的比重(圖1-d)。當Cd質(zhì)量濃度在0.25 mg·L-1時,M25菌絲明顯發(fā)生分叉;而在Cd質(zhì)量濃度為1.00 mg·L-1時,I15菌絲分叉數(shù)才明顯開始增多,說明M25比I15更易受到Cd的毒害。

2.2 鎘對羊肚菌菌絲富集能力的影響

不同品種、相同品種不同菌株、相同菌株不同部位的食用菌,在重金屬脅迫下重金屬含量與其富集能力均存在一定差異[28]。隨著環(huán)境Cd質(zhì)量濃度的增加,M25菌絲Cd含量逐漸增加,I15菌絲Cd含量呈先增加后降低趨勢;不同質(zhì)量濃度Cd脅迫下羊肚菌菌絲Cd富集系數(shù)結果(圖2)表明,在環(huán)境Cd質(zhì)量濃度為1.00 mg·L-1時I15菌絲的Cd富集系數(shù)最大,在Cd質(zhì)量濃度為2.00 mg·L-1時菌絲幾乎停止生長(圖1-a,圖1-b),Cd吸收量較低;M25在Cd質(zhì)量濃度為0.25～1.00 mg·L-1時,菌絲Cd吸收能力逐漸增強,當Cd質(zhì)量濃度為1.00 mg·L-1時,菌絲開始對Cd產(chǎn)生富集作用,且Cd富集能力緩慢增加。對比發(fā)現(xiàn),Cd質(zhì)量濃度低于1.5 mg·L-1時,I15菌絲對Cd有一定的富集能力,且Cd質(zhì)量濃度為1.00 mg·L-1時富集能力最強;M25菌絲在Cd質(zhì)量濃度為1.00 mg·L-1時才對Cd產(chǎn)生富集作用。隨著Cd質(zhì)量濃度的增加,相同質(zhì)量濃度Cd脅迫下不同品種羊肚菌對Cd的吸收能力不同,整體上I15比M25對Cd富集能力更強,這種差異可能是由于富Cd基因所控制的菌株特異性所決定的,需進一步研究。

用Logistic曲線數(shù)學模型建立培養(yǎng)基中Cd含量(x)與不同品種羊肚菌菌絲Cd含量(y)之間的關系,其通式為y=c/(1+ea-bx)。從表1可知,M25和I15回歸方程的決定系數(shù)(R2)都在0.95以上,說明這2種曲線模型均能夠直觀地體現(xiàn)羊肚菌菌絲在培養(yǎng)基中的Cd富集規(guī)律,從回歸方程可以看出,I15對Cd的理論最大吸附量大于M25。

表1 培養(yǎng)基中Cd含量與不同品種羊肚菌菌絲體Cd含量關系的數(shù)學模型

2.3 鎘對羊肚菌菌絲MDA含量的影響

MDA是細胞膜響應ROS產(chǎn)生的物質(zhì),用于評估膜系統(tǒng)的受損程度,是生物體受損的第一響應指標[29]。重金屬等非生物脅迫會影響生物體生長,導致生物體ROS失衡,擾亂細胞膜的過氧化,破壞細胞膜和細胞器膜。M25和I15菌絲的MDA含量均隨Cd質(zhì)量濃度的增加呈先增后減趨勢(圖3)。Cd質(zhì)量濃度為0.75 mg·L-1時,M25菌絲的MDA含量達到最大值,較對照組高135%(P<0.05);I15菌絲在Cd質(zhì)量濃度為0.50 mg·L-1時其MDA含量達到最大值,比對照組高90%(P<0.05)。不同Cd質(zhì)量濃度脅迫下,M25菌絲的MDA含量整體高于I15菌絲,且Cd質(zhì)量濃度小于1.00 mg·L-1時M25菌絲的MDA含量增加更快,說明M25細胞膜受損更嚴重。M25的MDA含量最大值是I15菌絲MDA含量最大值的2.05倍,表明Cd富集能力較弱的M25菌絲細胞膜過氧化損傷比Cd富集能力較強的I15菌絲更嚴重。M25和I15分別在Cd質(zhì)量濃度為0.25 mg·L-1和1.50 mg·L-1時MDA含量達到最小值,但仍高于對照組,說明M25和I15分別在Cd質(zhì)量濃度為0.75 mg·L-1和0.5 mg·L-1時膜脂過氧化程度加劇,導致大量MDA等毒害物質(zhì)累積,細胞膜受損嚴重。

圖3 Cd脅迫處理對不同品種羊肚菌菌絲MDA含量的影響Fig.3 Effects of Cd stress on MDA content in the different Morchella spp. mycelia

2.4 鎘對羊肚菌菌絲抗氧化酶活性的影響

圖4 Cd脅迫處理對不同品種羊肚菌菌絲SOD、CAT、APX、GR、GSH-Px的影響Fig.4 Effects of Cd stress on activities of SOD, CAT, APX, GR and GSH-Px in the mycelia of different Morchella spp.

CAT能夠進一步將SOD的反應產(chǎn)物H2O2催化成H2O和O2,以減少或消除ROS帶來的損害[32]。圖4-b顯示,M25和I15的CAT活性均隨Cd質(zhì)量濃度的升高呈先升后降趨勢,區(qū)別在于M25和I15分別在Cd質(zhì)量濃度為1.25 mg·L-1和1.00 mg·L-1時CAT活性最大,說明I15能在更低Cd脅迫下通過提高CAT活性緩解Cd對生物體的損傷,增強細胞防御解毒能力。

APX以抗壞血酸作為受體清除H2O2,使細胞免受H2O2的損傷[33]。圖4-c顯示,M25和I15的APX活性均隨Cd質(zhì)量濃度的增加呈先增加后降低趨勢,Cd質(zhì)量濃度低于1.50 mg·L-1時,I15菌絲的APX活性比M25菌絲高,說明在該Cd質(zhì)量濃度范圍內(nèi)I15應對Cd的解毒效果更強;Cd質(zhì)量濃度為1.50～2.00 mg·L-1時,M25菌絲的APX活性比I15菌絲更高,在Cd質(zhì)量濃度為1.50 mg·L-1時I15菌絲的APX活性明顯低于對照組,說明此時細胞過氧化嚴重,APX逐漸失活,不足以防御Cd脅迫對細胞的損害。

GR能夠?qū)⒐入赘孰膹难趸娃D(zhuǎn)變成還原型,起到清除ROS的目的[34]。圖4-d顯示,不同質(zhì)量濃度Cd處理下,I15菌絲的GR活性整體比M25菌絲高,說明隨著Cd質(zhì)量濃度的增加,I15在GR的調(diào)控下應對機體防御能力更強。在Cd質(zhì)量濃度低于1.00 mg·L-1時,M25和I15的GR活性均隨Cd質(zhì)量濃度的增加而增加;Cd質(zhì)量濃度為1.00 mg·L-1時,GR活性開始降低;Cd質(zhì)量濃度為2.00 mg·L-1時,2個品種羊肚菌菌株的GR活性均達到最小值,但仍高于對照組水平。Cd質(zhì)量濃度為1.00 mg·L-1時,M25和I15菌絲的GR活性均達到最大值,較對照組分別增加了98.38%和145.54%。

GSH-Px可以催化ROS和還原型谷胱甘肽之間的反應,生成氧化型谷胱甘肽,從而降低生物體內(nèi)ROS含量,保護生物體免受傷害[35]。圖4-e顯示,不同質(zhì)量濃度Cd處理下,I15菌絲的GSH-Px活性整體比M25高。Cd質(zhì)量濃度低于1.00 mg·L-1時,I15菌絲的GSH-Px活性隨Cd質(zhì)量濃度的增加而增加,相比之下M25幾乎無變化。當Cd質(zhì)量濃度為1.00 mg·L-1時,I15菌絲的GSH-Px活性達到最大,較對照組增加了80%;Cd質(zhì)量濃度超過1.00 mg·L-1時,M25菌絲的GSH-Px活性幾乎無變化,而I15菌絲的GSH-Px活性逐漸降低,直至Cd質(zhì)量濃度為2.00 mg·L-1時GSH-Px活性達到最低,但仍高于對照組,說明Cd脅迫下GSH-Px對I15菌絲有保護作用,對M25菌絲幾乎無影響。

通過測定Cd脅迫下M25和I15的抗氧化酶活性發(fā)現(xiàn),Cd脅迫下I15菌絲比M25菌絲的防御能力更強。

2.5 鎘對羊肚菌菌絲抗氧化活性物質(zhì)的影響

作為非酶類抗氧化活性物質(zhì)的還原型GSH和AsA,能夠直接和間接清除ROS,使膜上的巰基和酶免受ROS侵害,起到保護細胞的作用[36]。圖5顯示了不同品種羊肚菌菌絲在Cd脅迫下AsA和GSH含量的變化情況。隨著Cd質(zhì)量濃度的增加,I15菌絲的GSH含量呈先增加后降低的趨勢,而M25菌絲的GSH含量逐漸增加(圖5-a),且I15菌絲的GSH含量整體比M25更高,說明GSH對Cd脅迫下I15的防御效果更強。與對照組相比,當Cd質(zhì)量濃度為1.00 mg·L-1時,I15菌絲GSH含量達到最大值,比對照組高74%;Cd質(zhì)量濃度為2.00 mg·L-1時,M25菌絲的GSH含量達到最大值,比對照組高120%。M25和I15的GSH含量與GSH-Px活性變化趨勢一致。隨著Cd質(zhì)量濃度的增加,M25和I15的AsA含量均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(圖5-b)。隨著Cd質(zhì)量濃度的增加,菌絲胞內(nèi)ROS增多,GSH胞內(nèi)合成量難抵其消耗量,導致GSH含量增加到一定程度就不再增加甚至下降。

圖5 Cd脅迫處理對羊肚菌菌絲GSH和AsA含量的影響Fig.5 Effects of Cd stress on the content of GSH and AsA in the mycelia of the different Morchella spp.

通過測定Cd脅迫下不同品種羊肚菌菌絲的抗氧化活性物質(zhì)含量發(fā)現(xiàn),Cd富集能力更強的I15比M25更能通過GSH含量調(diào)節(jié)Cd對細胞的損害,同時I15菌絲在Cd脅迫下的防御能力更強。I15菌絲的GR活性、GSH-Px活性和GSH含量比M25菌絲高,說明不同品種羊肚菌菌株抗氧化防御系統(tǒng)差異主要體現(xiàn)在谷胱甘肽轉(zhuǎn)化體系,I15菌株的谷胱甘肽轉(zhuǎn)化體系調(diào)節(jié)能力更強。

3 結論與討論

羊肚菌現(xiàn)有研究主要集中在品種選育、栽培技術、生長機理和生物活性等[37],但覆土栽培的羊肚菌重金屬超標現(xiàn)象時有發(fā)生,目前對羊肚菌菌絲重金屬富集能力和生理變化的研究鮮有報道。本試驗研究了不同質(zhì)量濃度Cd對六妹羊肚菌M25和梯棱羊肚菌I15菌絲生長、Cd富集能力和抗氧化系統(tǒng)的影響,探討不同品種羊肚菌Cd富集能力與抗氧化系統(tǒng)變化規(guī)律的響應機制。

重金屬環(huán)境對生物體最明顯的毒害表現(xiàn)就是對其生長產(chǎn)生抑制作用[38]。本研究中,不同質(zhì)量濃度Cd對M25和I15菌絲均有抑制作用。相比而言,Cd對M25生長的抑制效果更明顯。隨著Cd質(zhì)量濃度的升高,M25和I15菌絲生物量均呈先升高后降低趨勢,Cd質(zhì)量濃度分別為1 mg·L-1和0.75 mg·L-1時,六妹羊肚菌M25和梯棱羊肚菌I15生物量最大。徐鴻雁等[24]發(fā)現(xiàn),Cd質(zhì)量濃度為0.3 mg·L-1時小海綿羊肚菌的生物量最大,本研究結果與此不一致,可能是羊肚菌種屬間差異所導致。李素玲等[39]發(fā)現(xiàn),羊肚菌菌絲可分為顆粒型、氈絨型、匍匐型和氣生型。Cd脅迫下M25比I15氣生菌絲生長更旺盛。菌絲形態(tài)觀察結果顯示,Cd脅迫使M25外圍產(chǎn)生乳白色抑菌圈,導致其氣生型菌絲占比變大。Cd脅迫使羊肚菌菌絲末端分叉數(shù)增多,菌絲變細,分叉間距離變小;但Cd脅迫的M25比I15菌絲顏色更深,菌絲更粗壯;I15在Cd質(zhì)量濃度為1.50～2.00 mg·L-1時,菌絲纖細且顏色淺,這一點對比I15同質(zhì)量濃度下菌絲生物量也得到了證實。I15菌株的Cd富集能力比M25菌株強,這種差異可能是富Cd基因所控制的種屬間差異所決定,需進一步研究。

相比六妹羊肚菌M25而言,梯棱羊肚菌I15的Cd富集能力更強、生長更旺盛、更不易受Cd損害。六妹羊肚菌M25和梯棱羊肚菌I15中不同酶活性發(fā)生變化的Cd質(zhì)量濃度拐點不同,梯棱羊肚菌I15在谷胱甘肽轉(zhuǎn)化體系中解毒反應更強烈,其機制有待通過轉(zhuǎn)錄組學和蛋白質(zhì)組學等分子生物學的手段進一步研究。此外,后續(xù)可深入研究各品種羊肚菌的Cd富集能力與谷胱甘肽轉(zhuǎn)化體系的關系,探明不同品種羊肚菌Cd富集與解毒差異機理,為羊肚菌Cd抗性菌株篩選、產(chǎn)品安全源頭管理與真菌生物修復提供理論依據(jù)。