硒酸钠处理下香菇(Lentinula edodes)的硒积累机制与营养品质变化：基于细胞学、转录组学和蛋白质组学的多组学解析

本研究针对全球普遍存在的硒缺乏问题，通过整合细胞学观察、转录组学和蛋白质组学技术，系统探究了不同浓度硒酸钠(0-500 mg/kg Na2SeO3)对香菇三发育阶段（菌丝体、原基、子实体）的影响。发现300 mg/kg硒处理可显著提升子实体生物量和营养品质（粗多糖+72.09%，粗蛋白+22.86%），揭示淀粉蔗糖代谢为核心响应通路，鉴定出AMY、UGP2、TPS等8个关键调控基因，为功能性富硒食用菌开发提供理论依据。

　　

硒作为人体必需的微量元素，在全球约5-10亿人面临摄入不足的困境。土壤硒分布不均导致食物链硒含量差异，而传统补硒方式存在生物利用度低或毒性风险。食用菌因其卓越的硒富集能力被视为理想补硒载体，其中香菇(Lentinula edodes)作为全球产量第二的食用菌，其硒代谢机制却长期不明。西北农林科技大学生命科学学院的研究团队通过多组学联用策略，首次系统揭示了硒酸钠处理下香菇的硒积累分子机制与品质调控网络，相关成果发表于《Industrial Crops and Products》。

研究采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察细胞超微结构，结合傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析表面基团；设置0/300/500 mg/kg硒酸钠梯度处理三发育阶段样本，通过Illumina HiSeq 1500平台进行转录组测序，4D-Proteomics技术完成TMT标记定量蛋白质组分析；采用HPLC-ICP-MS测定硒形态，并通过qRT-PCR验证关键基因表达。

3.1 硒胁迫下的形态学响应
电镜分析显示，≥300 mg/kg硒浓度导致菌丝表面皱褶加深、胞内空泡破裂及线粒体解体，伴随硒纳米颗粒(SeNPs)沉积。FTIR证实硒离子通过-OH/-NH₂等基团结合，在200 mg/kg时出现C-O-Se特征峰。

3.5-3.9 营养品质与硒形态转化
300 mg/kg处理使子实体粗多糖、粗蛋白分别提升72.09%和22.86%，必需矿物质Ca/Zn/Fe同步增加15-52%。硒形态分析发现低硒(≤300 mg/kg)以硒代蛋氨酸(SeMet)为主(179.46 mg/kg)，高硒(≥400 mg/kg)转为甲基硒代半胱氨酸(MeSeCys)主导(253.36 mg/kg)，二者占总硒55-90%。

3.10-3.12 多组学机制解析
16,665个差异基因(DEGs)和6,839个差异蛋白(DEPs)分析显示，淀粉蔗糖代谢(ko00500)为核心通路。α-淀粉酶(AMY)基因表达上调3.5倍，促进淀粉降解；尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(UGP2)催化UDP-葡萄糖合成，与海藻糖合成酶(TPS)协同调控渗透平衡。

3.13 关键调控网络
共表达分析发现AMY/HK/UGP2等8个候选基因与甘油磷脂代谢(ko00561)、精氨酸代谢(ko00220)显著相关。qPCR验证TPS在500 mg/kg处理下表达量增加4.2倍，证实其通过海藻糖积累增强硒耐受性。

该研究首次阐明香菇通过"淀粉降解-UDP葡萄糖转化-海藻糖积累"的代谢重编程应对硒胁迫，同时发现发育阶段特异性调控模式。300 mg/kg硒酸钠既能优化营养品质，又通过MeSeCys转化维持细胞稳态，为富硒香菇的精准栽培提供了剂量依据。鉴定的AMY/UGP2/TPS等靶点可作为分子标记指导品种选育，而84.3%的有机硒比例证实其作为安全补硒剂的应用潜力。研究建立的"浓度-形态-代谢"关联模型，为功能性食用菌开发提供了全新研究范式。