Food Bioscience :王健等发表红托竹荪基因组并揭示氨基酸其与风味的形成的关系研究进展

近日，贵州大学农业生物工程研究院在红托竹荪基因组与其风味方面取得重要进展，研究成果以“Comprehensive analysis of the metabolome and the whole genome transcriptome to reveal the regulatory mechanism the flavor of Phallus rubrovolvatus”为题，在线发表在食品科学类期刊《Food Bioscience 》（中国科学院一区Top，5.2）。

    红托竹荪中氨基酸的质量、数量和生物合成的报道很少。近年来，随着检测方法的不断发展，以多组学为代表的分析方法在食品成分和功能研究中得到了广泛应用。团体使用广泛靶向的代谢组学结合转录组探索红托竹荪不同发育时期的氨基酸积累的动态变化规律。最后，基于多组学关联分析红托竹荪中氨基酸的合成途径，揭示了红托竹荪风味物质的生物合成规律，挖掘红托竹荪基因组中与高价值代谢产物相关的功能基因资源。研究结果将为提高红托竹荪的质量和资源价值奠定基础。

Phallus rubrovolvatus共注释了9204个基因，其中被同源预测和转录组预测支持的基因数目为8,799 个，占比95.59 %。Pacbio CCS测序时，序列数量为245,635,总碱基数为2.28G，数据N50长度9,963bp，reads平均长度9,307bp，最长Reads长度37,619bp,基因平均长度为2,213.02bp,Benchmarking Universal Single-Copy Orthologs(BUSCO)中fungi_odb9数据库包含了真菌的290个保守的核心基因,共找到249个完整的BUSCO基因，BUSCO评估基因组完整度为85.86%。

Figure 1. Genome annotation based on public databases. (A) Nr homologous species distribution. (B) The KEGG function annotation. (C) Circos plot exhibiting the genomic features of P. rubrovolvatus

揭示了红托竹荪不同发育时期，氨基酸含量存在显著差异，种类的多样性也随着子实体发育成熟而逐渐增加。在NY2和NY3期，菌蕾中总氨基酸含量达到峰值，但在成熟期NY5总氨基酸含量下降。在NY2时期，Phenylalanine, tyrosine and tryptophan biosynthesis、Glutathione metabolism、Valine, leucine and isoleucine biosynthesis等途径富集，并筛选参与氨基酸及衍生物生物合成的相关的差异基因49个，这个时期氨基酸的含量最高，这与代谢组和氨基酸测定结果一致。在NY5时期，富集到了97条通路，有117个差异基因（DEGs），Glutathione reductase、Glutathione S-transferase、Gamma-glutamyltranspeptidase、Aromatic amino acid aminotransferase等基因均显著上调，主要参与氨基酸和谷胱甘肽代谢合成，NY5期游离氨基酸降低，这可能与菌蕾成熟过程中风味物质的逐渐形成有关，氨基酸作为代谢产物合成的基础逐渐转化为风味物质，如氨基酸衍生物、核苷类、糖类等。NY5期红托竹荪风味丰富且独特，这可能氨基酸转化其他形式的风味物质，再加上谷胱甘肽及其他短肽共同组成红托竹荪风味物质基础，从而增强红托竹荪的鲜味并形成独特的风味。

Figure3. Analysis of Amino Acid Accumulation and Metabolism Differences in Different Development Stages of P. rubrovolvatus. Log2 (fold change) values were used to create the scales.

团队博士后王健为第一作者，上海派森诺生物科技股份有限公司田浩源为共同作者，文庭池教授为通讯作者，贵州省农科院亚热带作物研究所杨成龙副研究员为论文的共同通讯作者，贵州大学为第一完成单位。研究得到国家自然科学基金(32260796)和贵州省科学技术基金（[2019]2451-3）的共同资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.fbio.2024.104483