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      硒對不同時(shí)期開袋靈芝主要活性成分的影響

      2017-09-12 11:01:45葉麗云解凡趙麗麗方菁菁吳小平
      關(guān)鍵詞:三萜原種靈芝

      葉麗云,解凡,趙麗麗,方菁菁,吳小平

      (國家菌草工程技術(shù)研究中心/福建農(nóng)林大學(xué)菌物研究中心,福州350002)

      硒對不同時(shí)期開袋靈芝主要活性成分的影響

      葉麗云,解凡,趙麗麗,方菁菁,吳小平*1

      (國家菌草工程技術(shù)研究中心/福建農(nóng)林大學(xué)菌物研究中心,福州350002)

      通過在栽培料中加入亞硒酸鈉,研究硒對不同時(shí)期開袋靈芝子實(shí)體硒富集能力和多糖、三萜含量的影響。采用高效液相色譜法比較不同開袋時(shí)間子實(shí)體三萜圖譜相似性及靈芝酸A、E、F含量,并利用實(shí)時(shí)熒光定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR)檢測三萜關(guān)鍵酶基因的表達(dá)量。結(jié)果顯示:在栽培料中添加亞硒酸鈉能夠顯著提高靈芝的硒含量,其中接種后50 d開袋(第2批)的硒含量最高,為57.8 μg/kg,比對照高出34.42%;原種經(jīng)50 mg/kg亞硒酸鈉馴化后,其子實(shí)體中有機(jī)硒含量比對照提高35.95%;添加亞硒酸鈉的菌袋接種后40~70 d開袋(1~4批)能有效提高子實(shí)體的多糖含量,其中接種后60 d開袋(第3批)的多糖含量最高,為13.24 mg/g,比對照提高53.95%;但各個(gè)批次的子實(shí)體三萜含量均顯著低于對照;不同批次靈芝的三萜圖譜相似度在98%左右,說明不同批次的三萜靈芝酸成分相似;添加亞硒酸鈉使靈芝酸A、E、F含量顯著低于對照,且對靈芝酸E、F含量的影響更大。qRT-PCR檢測結(jié)果顯示,添加亞硒酸鈉的3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶基因HMGR表達(dá)量顯著降低,說明靈芝對硒的吸收抑制了HMGR的表達(dá)。

      靈芝;硒;多糖;三萜;3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶基因

      SummaryGanoderma lingzhi is one of the important edible and medicinal fungi with broad pharmacological activities, such as anti-tumor,immunity improvement and anti-oxidation,and also rich in selenium.Selenium is an essential trace element.Selenium-deficiency can cause diseases such as Keshan disease and thyroid disease.Selenium from organic sources was more bioavailable and less toxic than inorganic selenium.Due to the limitations of selenium production in plants and animals,microorganisms have become an important source of selenium in the commercial scale.G.lingzhi can convert inorganic selenium into organic selenium effectively.Therefore,G.lingzhi can be explored as a new source of organic selenium.

      By supplying sodium selenite in culture media,we investigated the effects of exogenous selenium selenite on the contents of selenium,polysaccharide and triterpenoids in G.lingzhi in different periods after inoculation.High performance liquid chromatography(HPLC)was applied to compare the similarity of triterpenoids in different periods and to measure the content of ganoderic adid A,E and F.Quantitative real-time polymerase chain reaction(qRT-PCR)was used to detectthe expression of key enzyme gene involved in triterpenoid biosynthesis.

      The results showed that sodium selenite supply effectively improved the selenium content in G.lingzhi.Selenium content(57.8 μg/kg)was the highest in G.lingzhi at 50 days after inoculation,which was 34.42%higher than the control. Organic selenium content was 35.95%higher in fruiting bodies supplied with 50 mg/kg sodium selenite than that of the control.Sodium selenite supply also enhanced the content of polysaccharide in fruiting bodies at 40-70 days after inoculation.Fruiting bodies at 60 days after inoculation had the highest content of polysaccharide(13.24 mg/g),which was 53.95%higher than that of the control.Sodium selenite supply decreased the content of triterpenoids in different periods after inoculation.We found that the spectra of triterpenoids in fruiting bodies at different bag opening time shared about 98%similarity,indicating that the compositions of triterpenoids in fruiting bodies from different periods after inoculation were similar.Sodium selenite supply significantly decreased the contents of ganoderic acid A,E and F in fruiting bodies. qRT-PCR analysis showed sodium selenite supply significantly decreased the expression of 3-hydroxy-3-methylglutarylcoenzyme A(HMGR)gene in fruiting bodies.

      To conclude,sodium selenite supply effectively improved the contents of selenium and polysaccharides in G.lingzhi, but reduced the contents of triterpenoids and ganoderic acids.However,the compositions of ganoderic acids were not altered by sodium selenite supply.

      靈芝(Ganoderma lingzhi S.H.Wu,Y.Cao&Y. C.Dai)作為一種傳統(tǒng)的藥用真菌,因其具有廣泛的藥用價(jià)值而廣受人們青睞。靈芝中的主要藥理活性物質(zhì)是多糖和三萜。其中:靈芝三萜類化合物是一種高度氧化的羊毛甾烷衍生物,是一種重要的苦味成分,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,有較高的脂溶性,具有抗腫瘤、提高免疫力、抗氧化的功效[1];靈芝多糖類化合物是靈芝中另一種很重要的藥效成分,具有抗氧化、降低血壓、消炎等功效[2-3]。

      硒元素由1817年瑞典化學(xué)家BERZELIUS發(fā)現(xiàn),是一種生物體必需的微量元素。硒有許多重要的生理功能,如抗氧化、抗腫瘤、提高機(jī)體免疫力等[4-6]。缺硒會(huì)引起克山病、甲狀腺疾病及不良情緒等[7-9]。研究認(rèn)為,無機(jī)硒毒性大,吸收率較低,作用效果不及有機(jī)硒[10-11],因此,有機(jī)硒是補(bǔ)充硒元素最安全、最有效的選擇。若能將食品中的無機(jī)硒轉(zhuǎn)化為有機(jī)硒,則有利于促進(jìn)機(jī)體吸收,提高作用效果。

      由于動(dòng)、植物生產(chǎn)的局限性以及生物技術(shù)的快速發(fā)展,微生物已成為硒元素的重要來源。目前,富硒酵母、富硒乳酸菌等都得到了不同程度的研究開發(fā)與利用,硒在食用菌上的研究也在不斷深入。王新風(fēng)等[12]通過在平菇栽培料中直接添加無機(jī)硒使其轉(zhuǎn)化為有機(jī)硒,并在菇體中有效富集;黃敏文等[13]向培養(yǎng)基中加入一定濃度的復(fù)合硒溶液使香菇中的硒含量提高了15倍;李華為等[14]發(fā)現(xiàn),對金針菇進(jìn)行硒的生物有機(jī)化能提高硒含量,且其主要存在形態(tài)安全無毒。靈芝有很強(qiáng)的富硒能力[15],能夠有效地將無機(jī)硒轉(zhuǎn)化為有機(jī)硒。靈芝和硒具有許多共有的生理作用,特別是在抑制腫瘤和增強(qiáng)免疫活性方面。由于普通栽培的野生靈芝中硒含量很低,因此,利用靈芝進(jìn)行生物富硒,一方面可以提升靈芝本身的藥理和營養(yǎng)價(jià)值,另一方面也可以探索新的補(bǔ)硒途徑和高生物活性抗腫瘤因子。

      目前,外源添加硒對靈芝中硒含量影響的報(bào)道較多,但鮮有硒含量與菌袋開袋時(shí)間的關(guān)系及硒處理后多糖和三萜等有效成分含量變化的研究報(bào)道。本研究通過在栽培料中加入適宜濃度的亞硒酸鈉,檢測不同開袋時(shí)間的靈芝子實(shí)體中硒富集能力和多糖、三萜含量的變化,并利用高效液相色譜法檢測三萜相似度、靈芝酸含量及三萜中關(guān)鍵酶基因HMGR的表達(dá)量,以期為開發(fā)富硒靈芝和拓寬補(bǔ)硒途徑提供理論依據(jù)。

      1 材料與方法

      1.1 供試菌株

      靈芝菌株J-7/AL-2由福建農(nóng)林大學(xué)菌物研究中心提供,能正常出菇。

      1.2 岀菇栽培

      原種制備:按照配方[木屑76%(粗細(xì)木屑比為1∶2),麩皮20%,玉米粉3%,石膏1%,含水量60%~65%]拌料裝瓶,并用棉花塞緊加蓋,121℃滅菌180 min。硒處理為在原配方基礎(chǔ)上加入亞硒酸鈉,使硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50 mg/kg,進(jìn)行馴化[16]。

      栽培袋制備:選用37 cm×22 cm聚乙烯塑料袋,按照配方[木屑75%(粗細(xì)木屑比為1∶2),麩皮20%,玉米粉3%,石膏1%,含水量60%~65%]拌料裝袋。每袋裝濕料1 kg,121℃滅菌180 min。硒處理為在原配方基礎(chǔ)上加入亞硒酸鈉,使硒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為250 μg/kg[16]。于25℃下培養(yǎng)菌絲。

      開袋岀菇:菌絲接種第40天開袋岀菇。添加亞硒酸鈉的菌袋分5批開袋,每10 d開一次,分別記為1~5;未添加亞硒酸鈉的菌袋記為CK;經(jīng)原種添加亞硒酸鈉馴化的菌袋記為X-Se。每個(gè)處理30個(gè)重復(fù),岀菇溫度為26~28℃,空氣濕度為85%~90%。

      子實(shí)體的采收:當(dāng)靈芝芝蓋邊緣白色或黃色生長圈消失轉(zhuǎn)為棕褐色,菌蓋開始革質(zhì)化,菌管層出紅褐色孢子時(shí),表明子實(shí)體成熟可采收。采收后將新鮮靈芝放入60℃烘箱中烘干,收集烘干靈芝并密封。

      1.3 檢測方法

      靈芝多糖的提取采用熱水浸提法:準(zhǔn)確稱取2 g靈芝子實(shí)體粉末,裝入加有40 mL蒸餾水的200 mL錐形瓶中,用90℃熱水浸提4 h;收集上清液,再重復(fù)提取1次,合并2次的提取液,加蒸餾水定容至100 mL;取10 mL提取液,加入3倍體積的無水乙醇進(jìn)行醇沉過夜;然后在5 000 r/min下離心10 min,棄去上清液,所得沉淀用2 mL蒸餾水溶解;最后用Sevage法去除蛋白,吸取上層清液用蒸餾水定容至50 mL。靈芝多糖的檢測采用苯酚硫酸法[17],每組3個(gè)重復(fù)。

      靈芝三萜的提取參考張志軍等[18]的方法:準(zhǔn)確稱取2 g靈芝子實(shí)體粉末于小三角瓶中,加入50 mL 85%乙醇常溫浸提2 h;然后超聲提取0.5 h,功率為150 W;將濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀60℃減壓蒸餾去除乙醇,最后用甲醇定容至50 mL,每組3個(gè)重復(fù)。采用條件優(yōu)化的香草醛-冰醋酸法[19]檢測總?cè)坪?,用高效液相色譜法(high performance liquid chromatography,HPLC)檢測三萜圖譜相似度及靈芝酸含量[20]。

      硒含量的檢測:靈芝子實(shí)體中總硒含量按GB 5009.93—2010[21]中的第一法檢測;無機(jī)硒檢測參考DB 3301/T 117—2007[22]。有機(jī)硒含量=總硒含量-無機(jī)硒含量。

      三萜關(guān)鍵酶基因HMGR的檢測采用熒光定量PCR法中的Livak法。按照Omega植物RNA提取試劑盒的方法提取新鮮靈芝原基RNA,并用核酸微量測定儀對提取的RNA進(jìn)行濃度檢測,使用北京全式金生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)的cDNA第1鏈合成試劑盒(TransScript all-in-one first-strand cDNA synthesis SuperMix for qPCR)進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄。使用伯樂試劑盒進(jìn)行熒光定量PCR檢測,以GADPH基因?yàn)閮?nèi)參基因,在BIO-RAD CFX96 PCR儀上運(yùn)行。

      1.4 數(shù)據(jù)處理

      數(shù)據(jù)分析采用Excel 2003和SPSS 19.0軟件;每個(gè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)從30個(gè)重復(fù)中隨機(jī)選取3個(gè),結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。HPLC相似度分析利用軟件的中藥色譜指紋圖譜相似度評價(jià)系統(tǒng)2004A版。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 靈芝硒含量

      在栽培料中加入亞硒酸鈉,并于不同時(shí)間開袋,發(fā)現(xiàn)不同批次靈芝的硒富集能力不同。如圖1所示,各個(gè)批次靈芝子實(shí)體的硒含量均有提高,但效果不同。其中接種后第50天開袋(第2批)的硒含量最高,為57.8 μg/kg,比對照高出34.42%。之后靈芝富硒能力減弱,到第5批時(shí)子實(shí)體硒含量與第1批相近。說明合適的開袋時(shí)間能夠有效提高靈芝子實(shí)體的富硒能力,且供試菌株最佳開袋時(shí)間為接種后第50天。原種時(shí)期亞硒酸鈉的馴化能夠有效提高子實(shí)體的硒富集能力。與未經(jīng)馴化的子實(shí)體相比,雖然兩者無機(jī)硒含量相近,約為25.25 μg/kg,但原種馴化后子實(shí)體中有機(jī)硒含量比對照提高了35.95%(圖2)。這表明原種階段在菌料中加入50 mg/kg亞硒酸鈉后進(jìn)行馴化,能夠有效提高子實(shí)體的有機(jī)硒含量,從而提高總硒含量。

      2.2 靈芝多糖和三萜含量

      圖1 不同批次靈芝硒含量Fig.1Selenium content of different batches in Ganoderma lingzhi

      圖2 原種馴化對靈芝子實(shí)體硒含量的影響Fig.2Effect of protospecies domestication on selenium content in fruiting bodies of Ganoderma lingzhi

      不同批次靈芝子實(shí)體多糖含量如圖3所示。從中可以看出,前4批亞硒酸鈉處理能夠顯著提高子實(shí)體的多糖含量,與趙鐳等[23]的研究結(jié)果一致。其中:第3批的作用效果最佳,多糖含量達(dá)13.24 mg/g,比對照提高53.95%;其次為第2批,多糖含量為10.60 mg/g,是對照的1.32倍;但第4、5批的作用效果降低,且第5批多糖含量與對照相近。這說明在栽培料中加入亞硒酸鈉后,其子實(shí)體的多糖含量與開袋時(shí)間有關(guān),合適的開袋時(shí)間能夠有效提高富硒靈芝的多糖含量。此外,不同批次開袋的子實(shí)體三萜含量也存在很大區(qū)別(圖4)。結(jié)果顯示,各個(gè)批次子實(shí)體三萜含量均顯著低于對照,且開袋時(shí)間越遲,與對照的差異越大,說明硒能夠抑制靈芝子實(shí)體三萜的合成。

      2.3 靈芝三萜HPLC圖譜分析

      圖3 不同批次靈芝子實(shí)體多糖含量Fig.3Polysaccharide content of different batches in fruiting bodies of Ganoderma lingzhi

      圖4 不同批次靈芝子實(shí)體三萜含量Fig.4Triterpenoid content of different batches in fruiting bodies of Ganoderma lingzhi

      利用島津公司的高效液相色譜儀結(jié)合軟件的中藥色譜指紋圖譜相似度評價(jià)系統(tǒng)2004A版分析了亞硒酸鈉使靈芝子實(shí)體三萜含量降低的原因。從表1中可以看出,各批次間靈芝三萜圖譜的相似度高達(dá)98%左右;高效液相圖譜(圖5)顯示,各個(gè)批次出峰時(shí)間與峰型高度一致:說明不同的開袋時(shí)間對三萜中靈芝酸種類的影響較小。由圖6可知,亞硒酸鈉降低了靈芝酸A、E、F的含量(P<0.05),分別比對照降低了29.03%、76.73%、80.26%,說明亞硒酸鈉對靈芝酸E、F影響更大。

      2.4 三萜關(guān)鍵酶基因HMGR的表達(dá)

      3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶(HMGR)催化HMG-CoA生成甲羥戊酸,再經(jīng)過其他一系列酶的催化合成羊毛甾醇,最后合成具有不同結(jié)構(gòu)的三萜[24]。CHAPPELL等[25]和SHANG等[26]的研究結(jié)果證明HMGR是甲羥戊酸途徑中的關(guān)鍵酶基因。本文利用熒光定量PCR檢測了三萜關(guān)鍵酶基因HMGR的表達(dá)量。將未添加亞硒酸鈉的對照組的表達(dá)量設(shè)為1,根據(jù)2-ΔΔCT法計(jì)算添加亞硒酸鈉組的相對表達(dá)量,結(jié)果如圖7所示。從中可以看出,添加亞硒酸鈉組的HMGR表達(dá)量低于對照組,說明靈芝在硒富集過程中抑制了HMGR基因的表達(dá)。

      表1 不同批次靈芝三萜圖譜相似度Table 1Similarity of triterpeniod fingerprints of different batches in Ganoderma lingzhi

      圖5 不同批次靈芝三萜HPLC圖譜Fig.5HPLC fingerprint of triterpeniods of different batches in Ganoderma lingzhi

      圖6 亞硒酸鈉對靈芝酸A、E、F含量的影響Fig.6Effects of sodium selenite on the contents of ganoderic acid A, E and F in Ganoderma lingzhi

      圖7 亞硒酸鈉對三萜關(guān)鍵酶基因HMGR表達(dá)量的影響Fig.7Effect of sodium selenite on expression of key enzyme gene HMGR of triterpenoid

      3 討論

      根據(jù)已報(bào)道文獻(xiàn),外源添加硒能夠提高靈芝中的硒含量[27-29],本研究也證實(shí)在栽培料中加入亞硒酸鈉能顯著提高靈芝子實(shí)體的硒含量,但不同時(shí)期開袋的各個(gè)批次間的子實(shí)體硒含量有差異。第2批(接種后50 d)的硒含量最高(57.8 μg/kg),比對照高出34.42%;第5批子實(shí)體硒含量與第1批相近,說明合適的開袋時(shí)間能夠有效提高靈芝子實(shí)體的富硒能力,且供試菌株最佳開袋時(shí)間為接種后第50天。姚敏[16]報(bào)道了原種時(shí)期50 mg/kg亞硒酸鈉的馴化對無機(jī)硒含量差異不顯著,但并未指出對有機(jī)硒的影響。本研究發(fā)現(xiàn)原種加硒馴化使有機(jī)硒含量比對照提高35.95%。此外,前4批亞硒酸鈉處理能夠顯著提高子實(shí)體的多糖含量,且第3批多糖含量達(dá)到最高(13.24 mg/g),比對照提高53.95%,與陳慶榆等[29]的研究結(jié)果一致。而第4、5批的作用效果降低,說明合適的開袋時(shí)間能夠使栽培料中的硒對提高子實(shí)體多糖含量發(fā)揮出最佳的效果。在硒對靈芝營養(yǎng)成分的影響中,未見對靈芝三萜影響的報(bào)道。本研究檢測了各個(gè)批次子實(shí)體的總?cè)坪?,發(fā)現(xiàn)處理組均顯著低于對照。高效液相色譜結(jié)果顯示,各批次間的靈芝三萜圖譜相似度高,靈芝酸A、E、F含量顯著低于對照且對靈芝酸E、F的影響更大,說明硒能夠抑制靈芝子實(shí)體三萜的合成,降低靈芝酸A、E、F含量,但不影響三萜中靈芝酸的種類。此外,本研究進(jìn)一步檢測了三萜關(guān)鍵酶基因HMGR表達(dá)量的變化,結(jié)果表明硒的吸收使HMGR的表達(dá)量降低,這可能是硒降低靈芝酸含量的原因之一。

      4 結(jié)論

      靈芝子實(shí)體的富硒能力與菌袋的開袋時(shí)間相關(guān)。隨著開袋時(shí)間的延遲,靈芝富硒能力先增后減,說明合適的開袋時(shí)間能夠有效提高靈芝子實(shí)體的富硒能力。在靈芝原種時(shí)期進(jìn)行50 mg/kg亞硒酸鈉的馴化可提高其子實(shí)體中的有機(jī)硒含量。在岀菇栽培料中加入250 μg/kg亞硒酸鈉,并在接種后50 d左右開袋,靈芝的富硒能力最強(qiáng)。這為富硒靈芝的開發(fā)利用以及拓寬補(bǔ)硒途徑提供了理論依據(jù)。此外,富硒靈芝中硒和多糖含量提高,而三萜及靈芝酸A、E、F含量下降,說明富硒靈芝不適合作為補(bǔ)充萜類物質(zhì)的材料。

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      YE Liyun,XIE Fan,ZHAO Lili,FANG Jingjing,WU Xiaoping*(China National Engineering Research Center of Juncao Technology/Mycological Research Center,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002,China)

      Ganoderma lingzhi;selenium;polysaccharide;triterpenoid;3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A gene

      S 646.2

      A

      10.3785/j.issn.1008-9209.2017.01.041

      福建省菌草生態(tài)產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新攻關(guān)課題(JCZXGGKT-2015001)。

      *通信作者(Corresponding author):吳小平(http://orcid.org/0000-0002-5229-0594),E-mail:fjwxp@126.com

      葉麗云(http://orcid.org/0000-0001-9142-9627),E-mail:906613508@qq.com

      2017-01-04;接受日期(Accepted):2017-03-28

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