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研究作者与机构
本研究由Tao Wang、Mengjun Xiao、Chuyu Tang、Jianzhao Qi、Yuling Li和Xiuzhang Li共同完成。研究团队分别来自青海大学动物科学与兽医学院高原生态与农业国家重点实验室和西北农林科技大学化学与药学院。研究发表于2025年的《Food Bioscience》期刊。
学术背景
冬虫夏草（Ophiocordyceps sinensis）是一种具有重要药用价值的真菌，尤其在传统中医和藏医中被认为具有多种药理作用。然而，天然冬虫夏草与人工培养的冬虫夏草在营养成分、活性成分和药用价值上存在显著差异，且其独特的鱼腥味尚未得到充分研究。本研究旨在通过转录组学和代谢组学技术，探索天然与人工培养冬虫夏草在挥发性有机化合物（VOCs）及其形成机制上的差异，揭示其鱼腥味的化学成分及生物合成途径。
研究流程
研究分为以下几个主要步骤：
1. 样本采集与处理
研究团队于2024年5月和6月分别从四川阿坝藏族羌族自治州和广东东莞采集了天然和人工培养的冬虫夏草样本。样本在液氮中保存，并在实验室中分离为子座（stroma）和菌核（sclerotia）两部分，分别标记为NOSU（天然子座）、NOSD（天然菌核）、COSU（人工培养子座）和COSD（人工培养菌核）。
挥发性有机化合物（VOCs）分析
采用顶空固相微萃取-气相色谱/质谱联用技术（HS-SPME-GC/MS）对样本中的VOCs进行定性和定量分析。通过多元统计分析和相对气味活性值（ROAV）筛选出17种关键挥发性化合物（KOCs），并绘制了风味轮图。
转录组分析
使用Illumina NovaSeq测序平台对样本进行转录组测序，构建了12个cDNA文库。通过加权基因共表达网络分析（WGCNA）筛选出与KOCs高度相关的核心基因（HEGs），并构建了KOCs的生物合成网络。
营养与功能成分检测
使用商业试剂盒测定样本中的总多糖、总多酚、粗蛋白、总氨基酸等功能成分，分析其与VOCs的相关性。
数据分析与验证
使用SIMCA-P软件进行主成分分析（PCA）和正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA），并通过RT-qPCR验证转录组数据的准确性。
主要结果
1. VOCs分析结果
研究共鉴定出439种VOCs，分为14类，其中酯类、酮类和萜类化合物占比最高。天然冬虫夏草中富含乙酸2-乙基己酯、1-丁醇-3-甲基丙酸酯等10种KOCs，形成了木质、香脂和蘑菇般的香气；而人工培养冬虫夏草中富含苯乙烯、异佛尔酮等3种KOCs，形成了果香、花香和甜味。
转录组分析结果
转录组分析发现，天然与人工培养冬虫夏草在单萜类、倍半萜类和三萜类生物合成途径中存在显著差异。核心基因如zn_clus、psid、gpd-2和chol-2的差异表达调控了KOCs的异质积累。
营养与功能成分分析结果
人工培养冬虫夏草中的总多糖、总多酚和甘露醇含量显著高于天然冬虫夏草，而天然冬虫夏草中的黄酮类、粗蛋白和总氨基酸含量更高。
KOCs与功能成分的相关性
研究发现，2-丁酮、β-大马酮等KOCs与功能成分呈显著正相关，而乙酸2-乙基己酯、1-丁醇-3-甲基丙酸酯等KOCs与功能成分呈显著负相关。
结论
本研究首次系统揭示了天然与人工培养冬虫夏草在挥发性有机化合物及其生物合成途径上的差异。研究发现，天然冬虫夏草中的菌核部分对整体气味的贡献更大，而人工培养冬虫夏草的子座部分则表现出更强的果香和花香。核心基因zn_clus、psid、gpd-2和chol-2在调控KOCs的生物合成中发挥了关键作用。这些结果为冬虫夏草的气味成分及其生物合成机制提供了新的科学依据，并为快速区分天然与人工培养冬虫夏草提供了新策略。
研究亮点
1. 创新性方法
本研究首次将HS-SPME-GC/MS技术与转录组学相结合，系统分析了冬虫夏草的挥发性有机化合物及其生物合成途径。
重要发现
研究发现天然与人工培养冬虫夏草在气味成分上存在显著差异，并揭示了其背后的生物合成机制。
应用价值
研究结果为冬虫夏草的质量控制和消费者选择提供了科学依据，并为冬虫夏草的功能食品开发提供了新思路。
其他有价值的内容
本研究还发现，天然冬虫夏草中的菌核部分在抗逆性和营养积累方面表现出显著优势，这为进一步研究冬虫夏草的生态适应性和药用价值提供了重要线索。
以上为本文档的详细学术报告，旨在为研究人员提供全面而深入的研究介绍。