“冬蟲夏草是在非常嚴(yán)酷的高海拔地區(qū)生長的，那么它是如何適應(yīng)這種嚴(yán)酷的條件？它適應(yīng)的機(jī)理是怎么樣的？”在2025年5月貴陽舉辦的“眾興菌業(yè)·2025年第五屆全國蟲草大會(huì)”上， 蘭州交通大學(xué)謝放教授作了題為冬蟲夏草菌適應(yīng)環(huán)境因子的機(jī)理研究的報(bào)告，通過研究冬蟲夏草菌對各種環(huán)境因子的響應(yīng)，揭示其適應(yīng)環(huán)境的機(jī)理，為人工栽培中通過調(diào)整環(huán)境因子來調(diào)控冬蟲夏草菌的生長發(fā)育與品質(zhì)控制奠定基礎(chǔ)。

冬蟲夏草菌生長于海拔3000米以上的青藏高原，面臨低溫、干旱、強(qiáng)光照等脅迫。為了揭開冬蟲夏草菌適應(yīng)環(huán)境的神秘面紗，謝放教授設(shè)計(jì)了多因子模擬實(shí)驗(yàn)，通過精確控制水分脅迫、低溫脅迫以及光照等關(guān)鍵環(huán)境因子，對冬蟲夏草菌進(jìn)行了研究。

在實(shí)驗(yàn)中，謝放教授通過設(shè)置了不同濃度的水分脅迫、不同溫度的低溫脅迫以及不同波長的光照處理，并定期取樣分析冬蟲夏草菌的基因表達(dá)和代謝物變化。通過對比實(shí)驗(yàn)和基因表達(dá)分析，揭示了冬蟲夏草菌適應(yīng)環(huán)境的內(nèi)在機(jī)制。謝放教授指出，在水分脅迫下，菌體會(huì)分階段啟動(dòng)適應(yīng)機(jī)制：處理5天時(shí)，僅有少量上游基因啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄，調(diào)控下游基因表達(dá)；10天時(shí)差異表達(dá)基因（DEGs）數(shù)量達(dá)峰值，酪氨酸代謝途徑中TYR、GOT1、hppD基因顯著上調(diào)，驅(qū)動(dòng)真黑色素積累，同時(shí)甜菜堿合成關(guān)鍵基因5GT和CPODA-5GT表達(dá)增強(qiáng)，通過滲透調(diào)節(jié)抵御干旱；30天后基因表達(dá)趨于穩(wěn)定，通過脂肪酸降解與TCA循環(huán)協(xié)同供能，重塑細(xì)胞結(jié)構(gòu)以適應(yīng)逆境。  

在低溫脅迫下，菌體在30天內(nèi)上調(diào)3053個(gè)基因，早期通過果糖/甘露糖代謝積累甘露糖調(diào)節(jié)滲透壓，后期激活淀粉/蔗糖代謝途徑，促進(jìn)海藻糖合成以穩(wěn)定細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)。同時(shí)，黑色素合成顯著增加，通過抗氧化作用緩解低溫?fù)p傷。

此外，研究還發(fā)現(xiàn)，光照對冬蟲夏草菌的生長和代謝也有著顯著影響。藍(lán)光和紅光都能促進(jìn)色素的積累，但紅光對冬蟲夏草菌的反應(yīng)更加敏感。處理3天差異基因數(shù)量達(dá)494個(gè)，且顯著促進(jìn)菌落生長；紫外UVA輻射短期可誘導(dǎo)菌絲細(xì)胞膨大與隔膜增加，激活酪氨酸代謝與抗氧化防御通路。  

報(bào)告最后，謝放教授表示冬蟲夏草菌對環(huán)境因子的響應(yīng)速度有明顯差異，其中光照反應(yīng)最快，水分脅迫其次，低溫處理反應(yīng)最慢。同時(shí)，冬蟲夏草菌對環(huán)境因子的響應(yīng)可以明顯分為三個(gè)階段：生理生化變化和少量基因表達(dá)變化階段、大量上調(diào)相關(guān)基因和生理生化變化階段以及菌體細(xì)胞基因上調(diào)表達(dá)減少、生化變化達(dá)到最大并穩(wěn)定適應(yīng)階段。

這項(xiàng)研究不僅揭示了冬蟲夏草菌適應(yīng)環(huán)境因子的奧秘，更為冬蟲夏草的人工栽培提供了新的思路和指導(dǎo)。通過精準(zhǔn)調(diào)控生長因子，可以模擬冬蟲夏草菌在自然環(huán)境中的生長條件，從而促進(jìn)其生長發(fā)育和提高品質(zhì)。

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