伴随国民生活水平的提高,消费者对香菇品质的要求越来越高。目前对香菇风味品质的研究主要涉及加工方式和栽培基质等对风味物质含量的影响,但对香菇关键风味成分的形成机理报道较少。解析香菇关键风味物质形成机理对香菇品质改良及相关产品加工具有重要意义。本研究以香菇为研究对象,分析香菇干燥过程中挥发性含硫化合物代谢相关酶和产物的变化以及基因转录表达水平的差异,挖掘香菇挥发性含硫化合物代谢相关基因;采用不同比例稻草替代木屑栽培香菇,测定香菇子实体可溶性糖及糖醇、有机酸、5’-核苷酸、游离氨基酸等滋味成分的差异,基于香菇基因组和转录组分析了谷氨酸合成相关的关键基因。主要研究结果如下:1.香菇热风干燥过程中转录组分析。用50℃热风干燥香菇子实体0-6 h,监测烘干前期含水量、γ-谷氨酰转肽酶(γ-glutamyltranspeptidase,GGT)比酶活、半胱氨酰亚砜裂解酶(Cysteine sulfoxide lyase,C-S lyase)比酶活和甲醛含量的变化。结果表明,含水量由Oh的86.83%下降到6h的48.63%,呈现线性趋势,模拟回归方程为Y=-0.0637x+0.9009,其中回归系数R2=0.9561。GGT 比酶活的变化趋势呈现先升高后降低的趋势,在2h时比酶活达到最大值。C-S lyase 比酶活呈M型变化,在3 h时比酶活达到最大。甲醛的变化趋势呈M型,在4 h达到最高值。为了解鲜香菇在热风干制过程中风味化合物变化的分子机制,选取O h、2 h、4 h和6 h共4组样品进行转录组测序,分别命名为control组、treatl组、treat2组和treat3组。4组样品比对香菇W1-26基因组的平均比对率为77.89%,共检测到20443个表达的基因,样本相关性和主成分分析均显示control组和3个处理组具有明显的差异。control组与treat l、treat2和treat3之间的差异表达基因(DEGs)分别为5934个、6830个、6527个,DEGs共富集到22条KEGG代谢通路。C-S lyase家族在香菇基因组中共有5个家族基因,分别命名为Lecsl1、Lecsl2、Lecsl3、Lecsl4、Lecsl5,共检测到12种转录本形式。其中,Lecsl2和Lecsl3不仅在干燥过程中表达上调且在此期间保持高水平表达,推测Lecsl2和Lecsl3极有可能是C-S lyase家族中参与含硫化合物产生的关键基因。2.候选基因Lecsl3的生物学功能分析。Lecsl3基因在香菇W1-26基因组中的ID是Le01Gene03297,T-A克隆结果表明编码区序列长966 bp。经生物信息学分析,Lecs13蛋白编码321个氨基酸,分子质量为36.28 kDa,理论等电点为6.71;稳定的亲水性蛋白;不存在信号肽,属于非分泌型蛋白;亚细胞定位推测Lecs13蛋白在过氧化物酶体中发挥作用;含有29个潜在的磷酸化位点。在Lecsl3基因转录起始位点上游-30 bp处,预测到一个核心启动子元件TATA框,在-74 bp处预测到一个处于反义链的CAAT框,这两点都符合真核基因启动子的显著特性。利用酿酒酵母启动子数据库,发现基因上游240 bp存在2个响应热击的顺式作用元件,1个转录因子ATF的结合位点、1个转录激活蛋白BAS2的结合位点、1个转录激活蛋白ABF1的结合位点、2个转录激活因子GCN4的结合位点和7个TATA框结合位点。构建了表达载体pGEX-6P-2-Lecsl3,成功诱导大肠杆菌BL21(DE3)合成重组Lecs13蛋白,SDS-PAGE谱图显示约为36 kDa的单一条带,与香菇C-S lyase的理论分子量一致。酶活测定显示具备C-S lyase活性,且验证了 Lecs13蛋白参与香菇内源性甲醛产生的生成路径。3.不同栽培基质香菇的滋味成分分析。利用不同比例的稻草(80%、60%、40%、20%、0%)替代常规栽培配方中的木屑成功栽培香菇,五组配方分别命名为 RS80、RS60、RS40、RS20 和 Control,但四组稻草配方的产量(155.08-190.42 g/kg底物)均低于常规栽培配方(202.03 g/kg底物)。平板菌丝长速实验显示稻草对香菇菌丝菌落形态无影响,但稻草含量越高,菌丝长速越慢。五组香菇样品的蛋白质含量为13.24-16.05 g/100 g干重,灰分含量为5.79-7.49 g/100 g干重,脂肪含量为0.79-0.98 g/100 g干重之间。栽培基质中稻草含量越高,则香菇子实体蛋白质含量越低、灰分含量越高。海藻糖、甘露醇和阿拉伯糖醇是香菇中主要的可溶性糖,且栽培基质中增加稻草含量导致海藻糖含量降低,甘露醇和阿拉伯糖醇含量增加。五种香菇均检测到19种游离氨基酸,总游离氨基酸含量在16.29-24.59 mg/g,苏氨酸(4.82-8.08 mg/g)含量最高、谷氨酸(2.00-3.90 mg/g)含量次之。RS80、RS60、RS40、RS20、和 Control 组的鲜味氨基酸含量分别为 5.12 mg/g、6.17mg/g、3.62 mg/g、2.87 mg/g和2.09 mg/g。五种香菇样品的总核苷酸含量在1.66-4.48 mg/g之间,其中RS20组含量最低,RS80组含量最高。五种香菇子实体样品均检测到酒石酸、苹果酸、抗坏血酸、乙酸、柠檬酸、富马酸和丁二酸。香菇子实体等鲜浓度(Equivalent umami concentration,EUC)在 10.42-84.49 g/100 g 干物质范围内,且 EUC 值随栽培配方中稻草含量的增加而逐渐增加。稻草含量与滋味成分相关性分析结果表明,栽培基质中的稻草含量与谷氨酸、天冬氨酸、EUC值、总呈味核苷酸、风味5’-核苷酸、阿拉伯糖醇、甘露醇等呈极显著正相关(P<0.01)。4.谷氨酸代谢相关酶的全基因组鉴定。在香菇W1-26基因组中鉴定到4个与谷氨酸代谢途径直接相关的关键酶,分别是谷氨酸合成酶基因(ID:Le01Gene05615),NAD 依赖型谷氨酸脱氢酶基因(ID:Le01Gene10227),NADP依赖型谷氨酸脱氢酶基因(ID:Le01Gene13517)和Δ1-吡咯啉-5-羧酸脱氢酶基因(ID:Le01Gene06992)。经生物信息学预测,4种酶性质较为稳定,均为亲水性的非分泌型蛋白,亚细胞定位推测在细胞质中起作用。不同物种间的同源性分析结果表明,4种酶均高度保守。