《Postharvest Biology and Technology》：FfMYB11 regulates postharvest toughening at the stipe base of
Flammulina filiformis by activating
FfCDA3 and
FfCDA12
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香菇基部硬化分子机制研究揭示FfMYB11调控壳聚糖合成基因表达促进细胞壁改性
作者：贾 Wanting、李云志、侯 Ludan、张泽华、刘静宇、孟俊龙、常明昌、张晓宇、田世平、邓冰
单位：山西农业大学食品科学与工程学院，晋中 030801，中国
摘要
在采后过程中，Flammulina filiformis（一种可食用蘑菇）的质地恶化是一个重要问题，其中菌柄基部的硬化是导致这一现象的主要因素之一。本研究系统探讨了调控这一硬化过程的分子机制。实验数据显示，在储存期间，F. filiformis的菌柄基部硬度、韧性、剪切力和壳聚糖含量均有所增加，同时细胞壁也变厚。定量表达分析显示FfMYB11基因在菌柄基部过度表达。此外，DNA亲和纯化测序（DAP-seq）分析发现其下游调控靶基因主要集中在壳聚糖代谢途径中。启动子活性测定证实FfCDA3和FfCDA12的转录受到FfMYB11的直接激活。功能分析表明，FfMYB11的过表达增强了目标基因的转录和细胞壁底物的积累，而其沉默则抑制了这些基因的表达并阻碍了细胞壁的沉积。这些发现表明FfMYB11是调控F. filiformis菌柄基部硬化的关键转录因子。通过鉴定FfMYB11及其作用机制，本研究为F. filiformis采后品质下降提供了分子基础，并为改进保存方法提供了遗传学依据。
引言
Flammulina filiformis因其美味和高营养价值而受到消费者的喜爱（Attaran Dowom等，2019）。工业栽培技术的进步使其成为全球五大栽培食用真菌之一（Fang等，2016）。然而，采后的F. filiformis容易出现衰老现象，如菌盖开裂、菌柄伸长和基部硬化等（Shi等，2018）。值得注意的是，F. filiformis的菌柄基部在储存过程中会变硬，导致硬度增加、消化率降低，从而降低商业价值。
采后园艺产品的品质通常会因质地变化而下降。一方面，采后园艺产品会变软，硬度降低，这主要是由于细胞壁降解酶活性增强，导致果胶和纤维素等成分降解，以及可溶性果胶和单糖的积累（Olmedo等，2021）。另一方面，某些园艺产品如山竹和芒果在储存过程中会出现质地硬化，伴随果汁含量减少和风味下降（Kamdee等，2014；Nguyen等，2021）。园艺产品的硬化通常是由于应激条件下苯丙素途径的激活，从而促进木质素沉积，增强细胞壁强度（Wei等，2025）。尽管
F. filiformis在储存过程中表现出与园艺产品类似的木质化现象，但其在细胞壁组成和分类学上存在差异，表明其质地变化由不同的机制引起（Zhang等，2025）。
有趣的是，F. filiformis的质地硬化仅发生在菌柄基部。先前的研究表明，这种硬化可能是由于参与维持真菌形态完整性的关键细胞壁成分的生物合成增加（Deng等，2023；Zou等，2025）。作为另一种真菌，F. filiformis的细胞壁主要由壳聚糖、葡聚糖和糖蛋白组成（Colosimo等，2021；Zhou等，2019）。壳聚糖是一种线性多糖，由N-乙酰葡萄糖胺单体通过β-1,4-糖苷键连接而成；它通过分子间氢键形成稳定的三级结构，并与葡聚糖协同作用，构建纤维状细胞外基质（Gow等，2017）。尽管壳聚糖在食用真菌的细胞壁中占比相对较小，但它对结构稳定性和机械强度至关重要（Zou等，2025）。壳聚糖的酶促脱乙酰化是真菌细胞壁动态重塑的关键过程。壳聚糖通过壳聚糖脱乙酰酶（CDA）去除乙酰基团转化为壳聚糖；这一转化改变了细胞壁聚合物的化学性质，积累的壳聚糖显著增强了细胞壁的机械强度和完整性。然而，采后F. filiformis菌柄基部硬化的转录机制仍不甚清楚。有必要系统研究其背后的分子调控网络，特别是壳聚糖代谢在菌柄基部硬化中的作用。
转录调控是调控众多生物过程的关键机制，包括生长发育、应激反应和组织木质化等，这些过程通常涉及多个调控因子，其中转录因子（TFs）起核心作用（Zhang等，2021b）。MYB家族是最大的转录因子家族之一，负责调控植物对各种非生物和生物胁迫的防御反应、激素信号通路以及多种代谢和发育过程（Wu等，2024）。最近的研究发现了多个参与细胞壁生物合成的MYB家族成员（Yang等，2023）。例如，MdMYB44直接激活果胶甲基酯酶基因MdMPE3的表达，从而促进苹果果实的硬度（Yang等，2025）。在Arabidopsis thaliana中，MYB15通过直接诱导木质素生物合成基因的转录，促进效应子触发的免疫过程中的木质素积累（Kim等，2020）。在Aspergillus nidulans中，类似MYB的蛋白质MyIA通过调控与有丝分裂细胞周期和海藻糖生物合成相关的基因表达，维持分生孢子的抗逆性和活力（Son等，2024）。然而，关于MYB转录因子调控真菌细胞壁合成和重塑的研究仍较为有限。
本研究系统地分析了采后F. filiformis菌柄不同区域的质地特性和微观结构特征，随后研究了细胞壁成分及其相关酶活性的动态变化。为了阐明这些变化的分子机制，分析了采后F. filiformis不同菌柄区域的MYB转录因子表达谱。采用DNA亲和纯化测序（DAP-seq）预测下游靶基因，并通过双荧光素酶报告系统（DLR）、酵母单杂交（Y1H）和电泳迁移率测定（EMSA）验证了TF-DNA相互作用。最后，通过过表达（OE）和沉默（RNAi）实验来功能解析该转录因子的作用。
实验材料
F. filiformis样品来自山西玉坤农业科技有限公司。实验选用的样本具有完整的形态特征、洁白的颜色、无机械损伤、未开裂的菌盖以及约9厘米的菌柄长度。选取总长度为9厘米的F. filiformis样本，将其纵向切成8段，每段长度为1厘米。位于菌盖正下方的那一段被定义为菌柄。
储存过程中F. filiformis的硬化和结构变化
在储存过程中，F. filiformis菌柄基部的硬度从0天逐渐增加，到第8天达到峰值，之后开始下降（图1A）。虽然0天时F. filiformis的顶端硬度略高于基部，但在所有后续时间点都低于基部。F. filiformis基部的剪切力最初增加，在第6天达到7牛顿的最大值后开始下降。菌柄基部的剪切力始终较高。
讨论
质地硬化是采后园艺产品常见的品质问题，在可食用真菌中也很普遍。大量证据表明，这种恶化过程与细胞壁结构的变化和特定细胞壁成分的异常沉积密切相关。例如，Pleurotus eryngii在低温储存过程中由于木质素沉积而使菌柄硬度增加（Wang等，2020）。
结论
本研究系统分析了采后F. filiformis菌柄基部硬化的分子机制。转录谱分析显示FfMYB11在此过程中上调。机制研究表明，FfMYB11直接结合到壳聚糖脱乙酰酶基因FfCDA3和FfCDA12的启动子上，激活它们的转录。功能实验表明，过表达FfMYB11增强了FfCDA3和FfCDA12的表达，从而促进了壳聚糖的脱乙酰化。
CRediT作者贡献声明
张泽华：软件开发、实验设计、数据分析。
刘静宇：项目指导、数据分析、数据管理。
孟俊龙：项目指导、资源协调、项目管理。
贾 Wanting：初稿撰写、数据可视化、方法设计、数据管理、概念构思。
李云志：结果验证、方法设计、数据管理。
侯 Ludan：项目指导、数据管理。
常明昌：项目指导、资源协调、项目申请、资金筹集。
张晓宇：项目指导、数据分析。
利益冲突声明
我们声明与所提交的工作没有任何个人、财务、商业或关联利益冲突。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（项目编号：32102053）、山西农业大学的杰出青年学者培养项目（项目编号：2022YQPYGC08）以及山西省重大科技项目（项目编号：202301140601015）的资助。
