CN113597971B - 精氨酸在调控冬虫夏草褐变中的应用及培养处置方法 - Google Patents

精氨酸在调控冬虫夏草褐变中的应用及培养处置方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了精氨酸在调控冬虫夏草褐变中的应用及培养处置方法，涉及冬虫夏草培养技术领域，本发明通过代谢组学和蛋白组学关联分析发现精氨酸代谢通路影响冬虫夏草褐变，精氨酸在代谢通路中通过调控T4ZWK6蛋白低表达以促进冬虫夏草褐变；此外，精氨酸在代谢通路中通过降低活性氧代谢相关酶活性抑制冬虫夏草褐变；另外，精氨酸在代谢通路中通过降低免疫耐受力代谢相关酶活性抑制冬虫夏草褐变；通过精氨酸对人工培养的冬虫夏草进行褐变调控，使得人工培殖的冬虫夏草在外观品质上与野生虫草非常相似，更容易让消费者接受。

Description

精氨酸在调控冬虫夏草褐变中的应用及培养处置方法
技术领域
本发明涉及冬虫夏草培养技术领域，更具体地说，它涉及精氨酸在调控冬虫夏草褐变中的应用及培养处置方法。
背景技术
冬虫夏草是我国传统的名贵珍稀中药材，是冬虫夏草菌(Ophiocordycepssinensis)侵染青藏高原高山草甸土中的蝙蝠蛾幼虫(鳞翅目蝙蝠蛾科)而形成的僵虫与子座的复合体。由于其具有独特的药用价值，因而备受我国消费者的推崇。
目前，市场对虫草的需求仍然旺盛，导致其价格居高不下。长期以来，由于人们对野生虫草资源的疯狂攫取，导致天然虫草资源日渐匮乏，市场上的虫草需求缺口也越来越大。随着室内人工培养虫草技术的进步，人们已经可以规模化、产业化培殖冬虫夏草，但人工培殖虫草颜色与天然虫草存在差异，在加工过程中常会发生褐变现象，导致成品虫体发黑，严重降低了外观品质商品规格等级。
因此，探究室内人工培殖冬虫夏草虫体颜色异于野生型天然虫草的原因，解析冬虫夏草虫体褐变机理，提升当前室内人工培殖虫草品质使之具备与野生型天然冬虫夏草相似的外观色泽，保证较高等级的商品规格就显得尤为重要。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供精氨酸在调控冬虫夏草褐变中的应用及培养处置方法。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
第一方面，提供了精氨酸在调控冬虫夏草褐变中的应用。
优选的，所述精氨酸在代谢通路中通过调控T4ZWK6蛋白低表达以促进冬虫夏草褐变，T4ZWK6蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。
优选的，所述精氨酸在代谢通路中通过降低活性氧代谢相关酶活性抑制冬虫夏草褐变。
优选的，所述活性氧代谢相关酶为多酚氧化酶PPO、超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT中的至少一种。
优选的，所述精氨酸在代谢通路中通过降低免疫耐受力代谢相关酶活性抑制冬虫夏草褐变。
优选的，所述免疫耐受力代谢相关酶为胰蛋白酶TRY、淀粉酶AMY、蔗糖酶INV、脂肪酶LIP、抗菌肽中的至少一种。
第二方面，提供了一种冬虫夏草人工培养处置方法，包括以下步骤：
采用5-25mM精氨酸溶液浸泡处于子座初期的冬虫夏草；
每隔1天处理1次，每次浸泡时长10min，连续浸泡2-4天后继续培养。
第三方面，提供了一种冬虫夏草人工培养处置方法，包括以下步骤：
采用精氨酸溶液喷雾处于子座初期的冬虫夏草，直至冬虫夏草表面浸湿；
每周处理1次，连续浸泡3-5周。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过代谢组学和蛋白组学关联分析发现精氨酸代谢通路影响冬虫夏草褐变，精氨酸在代谢通路中通过调控T4ZWK6蛋白低表达以促进冬虫夏草褐变；此外，精氨酸在代谢通路中通过降低活性氧代谢相关酶活性抑制冬虫夏草褐变；另外，精氨酸在代谢通路中通过降低免疫耐受力代谢相关酶活性抑制冬虫夏草褐变；通过精氨酸对人工培养的冬虫夏草进行褐变调控，使得人工培殖的冬虫夏草在外观品质上与野生虫草非常相似，更容易让消费者接受。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1是本发明实施例中酶含量变化对比示意图；
图2是本发明实施例中代谢组学相关分析示意图；
图3是本发明实施例中蛋白组学分析示意图；
图4是本发明实施例中代谢组学与蛋白组学关联分析示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：一种冬虫夏草人工培养处置方法
处置方法1：采用5-25mM精氨酸溶液浸泡处于子座初期的冬虫夏草；每隔1天处理1次，每次浸泡时长10min，连续浸泡2-4天后继续培养。
处置方法2：采用精氨酸溶液喷雾处于子座初期的冬虫夏草，直至冬虫夏草表面浸湿；每周处理1次，连续浸泡3-5周。
以重庆人工培殖冬虫夏草为实验材料，采用5mM、10mM、25mM精氨酸溶液浸泡五龄期的感菌虫、冬虫夏草僵虫、子座初期等不同发育时期的冬虫夏草，形成2x3x3组对比实验，浸泡时间10min，每隔1天处理1次，总共处理3次，对比观察采收时的虫草颜色变化趋势。
结果显示，上述所有对比实验组中，经精氨酸处置后的虫草颜色均相对于未采用精氨酸处置的虫草颜色褐变不明显；此外，在子座初期的褐变趋势更为明显。
实施例2：精氨酸调控人工培殖虫草褐变生理功能研究
利用酶联免疫反应检测在子座初期经精氨酸处置的人工培殖虫草(CC)、未经氨酸处置的人工培殖虫草(CK)的活性氧代谢相关酶活性及昆虫免疫耐受力相关酶活性。
如图1所示，A:多酚氧化酶(PPO)活性变化；B:过氧化物酶(POD)活性变化；C:超氧化物歧化酶(SOD)活性变化；D:过氧化氢酶(CAT)活性变化；E:丙二醛(MDA)含量的变化；F:过氧化氢(H2O2)含量变化；G:胰蛋白酶(Trypsin,TRY)活性变化；H:淀粉酶(Amylase,AMY)活性变化；I:蔗糖酶(Ivertase,INV)活性变化；J:脂肪酶(Lipase,LIP)活性变化；K:抗菌肽(Attacin,ATT)活性变化。
结果表明，与未经氨酸处置的人工培殖虫草(CK)相比，经精氨酸处置的人工培殖虫草(CC)的PPO、SOD、CAT酶活性显著降低，MDA和H2O2含量显著提高；而昆虫免疫耐受力相关酶TRY、AMY、INV、LIP及ATT酶活性显著降低。由此说明精氨酸对人工培殖虫草褐变调控与活性氧代谢、免疫耐受力代谢相关。
实施例3：基于各组学分析发现精氨酸代谢影响人工培殖冬虫夏草僵虫褐变
采用GC-MS代谢组学方法对人工培殖虫草僵虫(CQ)和野生虫草僵虫(WT)进行差异代谢物鉴定，鉴定了356种最显著差异代谢物，其中有50种最显著差异代谢物能富集到KEGG代谢通路中，如图2中A所示。对鉴定到的差异代谢物按照生物学进程、细胞组分和分子功能这三个方面进行GO功能分类，如图2中B所示。由图2中C可知，有20条代谢通路显著富集，即组氨酸代谢、丙氨酸-天冬氨酸-谷氨酸代谢、甘油磷酸酯代谢、ABC转运、柠檬酸循环(TCA循环)、半乳糖代谢、精氨酸合成、赖氨酸降解、β-丙氨酸代谢、乙醛酸和二羧酸代谢、D-精氨酸和D-鸟氨酸代谢、谷胱甘肽代谢、丁酸甲酯代谢、抗坏血酸和醛酸代谢、氨酰基-转运RNA合成、果糖和甘露糖代谢、戊糖-葡萄糖醛酸转换、醚脂类代谢、维生素B6代谢。
采用TMT标记蛋白组学方法对人工培殖虫草僵虫(CQ)和野生虫草僵虫(WT)进行分析，鉴定了247种差异表达蛋白，其中有22种高富集差异表达蛋白，如图3中A所示。对鉴定到的差异表达蛋白按照生物学进程、细胞组分和分子功能这三个方面进行GO功能分类，如图3中B所示，涉及的主要生物学进程有10种，细胞组分有5种，分子功能有10种。由图3中C可知，有20条代谢通路显著富集，即P450外源性物质代谢、柠檬酸和蒎烯降解、丙酸代谢、乙醛酸和二羧酸代谢、氯烷烃和氯烯烃降解、丙酮酸代谢、糖鞘脂生物合成-神经节系列、糖鞘脂生物合成-球系列、糖胺聚糖降解、氨基糖和核苷酸糖代谢、其他多糖降解、β-丙氨酸代谢、色氨酸代谢、本丙烷代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、缬氨酸-亮氨酸和异亮氨酸降解、黄曲霉毒素生物合成、精氨酸合成、脂肪酸合成、抗坏血酸和醛酸代谢。
蛋白质组和代谢组的关联分析可以从不同层面反映生物体内基因翻译、修饰以及代谢等情况，能够实现数据间的对比与互补，可以深入理解蛋白质和代谢物之间的内在联系。为进一步了解虫草僵虫褐变的分子机理，利用TMT标记获得蛋白质组数据和利用GC-MS代谢组学获得的代谢组数据进行关联分析，找到差异蛋白质和代谢物质共有关键生物学过程和代谢通路，如图4所示，12种差异代谢物和20个差异表达蛋白，分析发现精氨酸在代谢通路中通过调控T4ZWK6蛋白低表达以促进冬虫夏草褐变。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
SEQUENCE LISTING
<110> 重庆市中药研究院
<120> 精氨酸在调控冬虫夏草褐变中的应用及培养处置方法
<130> 2021
<160> 1
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 506
<212> PRT
<213> 人工序列
<400> 1
Met Ser Asp Ile Lys Ala Thr Val Glu Pro Thr Asp Lys Gly Phe Ser
1 5 10 15
Val Cys Gly Tyr Glu Lys Ile Glu Tyr Asp Phe Glu Phe Leu Asp Gly
20 25 30
Val Phe Asp Ser Ala Asn Pro Gln Leu Ala Ala Cys Tyr Arg Glu Trp
35 40 45
Gly Arg Cys Leu Ala Val Met Asp Leu Asn Met Phe Thr Leu Tyr Gly
50 55 60
Asp Gln Met Arg Arg Tyr Phe Asp His His Gly Val Lys Leu Arg Val
65 70 75 80
His Lys Thr Met Ile Gly Glu Lys Ala Lys Ser Met Glu Thr Leu Leu
85 90 95
Gly Ile Val Asp Thr Met Ser Asp Phe Gly Val Tyr Arg Lys Glu Pro
100 105 110
Val Leu Val Val Gly Gly Gly Leu Val Thr Asp Val Ala Gly Phe Ala
115 120 125
Cys Ala Ala Tyr Arg Arg Ser Thr Asn Tyr Ile Arg Ile Pro Thr Thr
130 135 140
Leu Ile Gly Leu Ile Asp Ala Ser Val Ser Ile Lys Val Ala Val Asn
145 150 155 160
Tyr Gly Arg Tyr Lys Asn Arg Leu Gly Ala Tyr His Ala Pro Val His
165 170 175
Thr Phe Leu Asp Phe Thr Phe Leu Arg Thr Leu Pro Thr Gly Gln Val
180 185 190
Arg Asn Gly Phe Ala Glu Leu Ile Lys Ile Ser Ser Cys Ala Asp Lys
195 200 205
Gln Thr Leu Asp Leu Leu Asp Arg His Cys Glu Arg His Ala Gly Asp
210 215 220
Val Leu Gly Pro Gln Gly His Glu Arg Ala Gly Ile His Glu Met Leu
225 230 235 240
Lys Leu Glu Thr Pro Asn Leu His Glu Ile Met Leu Asp Arg Val Ile
245 250 255
Ala Tyr Gly His Thr Trp Ser Pro Leu His Glu Leu Val Pro Asp Pro
260 265 270
Pro Leu Arg His Gly His Ala Ile Ser Ile Asp Met Ala Tyr Ser Ala
275 280 285
Thr Leu Ala His Val Arg Gly Leu Leu Ser Ala Asp Asp His Met Arg
290 295 300
Leu Leu Arg Leu Phe Ser Arg Ala Gly Leu Ser Met Asp His Ala Gln
305 310 315 320
Phe Asp Gly Pro Leu Leu Gln Arg Ala Thr Ala Ala Ile Leu Lys Thr
325 330 335
Arg Asp Gly Ser Leu Arg Ala Ala Val Pro Val Ser Pro Met Gly Glu
340 345 350
Cys Val Phe Leu Asn Asp Val Thr His Asp Asp Met Cys Ala Ala Leu
355 360 365
Glu Ala His Lys Thr Leu Met Arg Gln Phe Pro Arg Asn Gly Glu Gly
370 375 380
Leu Asp Ala Phe Val Asp Ala Ser Asp Thr Gly Tyr Thr Val His Gly
385 390 395 400
Lys Pro Val Glu Val Asp Val Gly His Arg Ser Pro Glu Asn Gly Gly
405 410 415
His Ala Ile Asn Gly Arg Ile Asn Gly Ser Ile Asn Gly Ser Asn Gly
420 425 430
Ser Ile Asn Gly Gly Thr Asn Gly Ser Ile Asn Gly Ser Thr Asn Gly
435 440 445
His Thr Asn Gly His Val Asn Gly Asp Ala Ser Asn Gly Leu Ala Glu
450 455 460
Gly Ser Ile Glu His Val Ile Ser Arg Pro Ser Gln Ser Leu Pro Arg
465 470 475 480
Cys Ser Ile Gln Ala Thr Cys Ser Ser Arg Arg Thr Arg Ile Ile Arg
485 490 495
Arg Trp Cys Leu Pro Lys Leu Ser Arg Pro
500 505

Claims (6)

1.一种冬虫夏草人工培养处置方法，其特征是，包括以下步骤：
采用5-25mM精氨酸溶液浸泡处于子座初期的冬虫夏草；
每隔1天处理1次，每次浸泡时长10min，连续浸泡2-4天后继续培养；
所述精氨酸在代谢通路中通过调控T4ZWK6蛋白低表达以促进冬虫夏草褐变，T4ZWK6蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示；
所述精氨酸在代谢通路中通过降低免疫耐受力代谢相关酶活性和活性氧代谢相关酶活性抑制冬虫夏草褐变。
2.根据权利要求1所述的一种冬虫夏草人工培养处置方法，其特征是，所述免疫耐受力代谢相关酶为胰蛋白酶TRY、淀粉酶AMY、蔗糖酶INV、脂肪酶LIP、抗菌肽中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种冬虫夏草人工培养处置方法，其特征是，所述活性氧代谢相关酶为多酚氧化酶PPO、超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT中的至少一种。
4.一种冬虫夏草人工培养处置方法，其特征是，包括以下步骤：
采用精氨酸溶液喷雾处于子座初期的冬虫夏草，直至冬虫夏草表面浸湿；
每周处理1次，连续处理3-5周；
所述精氨酸在代谢通路中通过调控T4ZWK6蛋白低表达以促进冬虫夏草褐变，T4ZWK6蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示；
所述精氨酸在代谢通路中通过降低免疫耐受力代谢相关酶活性和活性氧代谢相关酶活性抑制冬虫夏草褐变。
5.根据权利要求4所述的一种冬虫夏草人工培养处置方法，其特征是，所述免疫耐受力代谢相关酶为胰蛋白酶TRY、淀粉酶AMY、蔗糖酶INV、脂肪酶LIP、抗菌肽中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的一种冬虫夏草人工培养处置方法，其特征是，所述活性氧代谢相关酶为多酚氧化酶PPO、超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT中的至少一种。
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