Journal of Fungi（IF=4.7）基于转录组学分析的静态磁场对红曲生长代谢的影响

华中农业大学食品科技学院研究团队在生物学领域期刊Journal of Fungi在线发表了题为“Effect of Static Magnetic Field on Monascus ruber M7 Based on Transcriptome Analysis”的文章，采用5、10和30 mT静磁场辅助红曲霉（M. ruber M7）培养，并通过转录组学分析其产物红曲色素和桔霉素的形态特征及产量。

研究发现，与对照（CK）相比，在不同磁场（5、10和30 mT）下培养M7，微生物菌落和生长形态无显著变化，均可产生分生孢子。磁场环境增加了M7生长后期（7和9 d）胞内、胞外红曲色素及胞外桔霉素的累积。9 d时，与CK相比，30 mT下，胞内红曲色素产量提高26.3%，胞外红曲色素在10 mT和30 mT下分别增大20.5%和16.5%，相同条件下胞外桔霉素分别增加14.7%和9.8%。根据高通量测序分析，CK-3 d与30 mT-3 d中上调和下调的差异表达基因（DEGs）的数量分别为413和149，而在CK-7 d和30 mT-7 d中分别有173个上调基因及143个下调基因，且这些DEGs中仅48个为常见基因。在3 d和7 d不同培养期，DEGs丰度最高的时代谢途径，其次是遗传信息处理、细胞过程、环境信息处理和生物体系统。CK-3 d和30 mT-3 d在代谢相关途径（例如糖酵解/糖异生和半乳糖代谢）以及抗生素途径的生物合成中显著富集。然而，CK-7 d和30 mT-7 d没有显著的富集途径。

在早期生长期（3 d），磁场环境显著上调糖酵解/糖异生途径中大多数基因的转录水平，加速淀粉和蔗糖向丙酮酸的转化，产生更多MP和CIT的生物合成前体。此外，磁场环境上调了芳香族氨基酸代谢途径中的大多数基因，如苯丙氨酸和酪氨酸，这些基因可以通过一系列氧化反应产生MP和CIT的生物合成前体，同样，脂肪酸降解也得到增强，促进乙酰辅酶A的积累，有助于MP和CIT的生物合成，提高产量。我们同时发现磁场环境对ERG的生物合成具有很强的正调控作用，在9 d时，5、10和30 mT磁场环境下，ERG含量分别增加18.7%、10.9%和13.2%。磁场技术用于微生物培养，对生长后期促进代谢产物产量具有极大应用潜力。