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菌物学报   
jwxt@im.ac.cn 15 July 2015, 34(4): 647‐652 
Http://journals.im.ac.cn  Mycosystema ISSN1672‐6472    CN11‐5180/Q © 2015 IMCAS, all rights reserved. 
 
研究论文 Research paper      DOI: 10.13346/j.mycosystema.150046 
 
                                                                 
基金项目：国家自然科学基金（J1103514）；国家重点基础研究发展计划（2014CB138301） 
*Corresponding author. E‐mail: mafuying@hust.edu.cn 
收稿日期：2015‐02‐10，接受日期：2015‐06‐10 
 
铜离子调控木质纤维素降解和糙皮侧耳形态发育的研究 
杨雪薇     张晓昱     龚青     马富英* 
华中科技大学生命科学与技术学院  湖北  武汉  430074 
 
 
 
摘    要：漆酶是一种含铜的多酚氧化酶，在木质素的降解中起重要作用。铜离子对漆酶的产生和活性有重要影响。通过
向秸秆固体培养基中添加铜离子，研究铜离子对糙皮侧耳木质纤维素降解酶、木质纤维素降解和形态发育的影响。结果
表明，添加铜离子能在一定程度上提高漆酶的活性，添加 3mmol/L 铜离子在第 7 天漆酶活性比对照高出 71.2%，28d 后添
加铜离子的样品木质素降解率稍高出对照，添加铜离子能促进糙皮侧耳原基的分化和子实体的发育。 
关键词：食用菌，金属离子，降解与转化，生长发育 
 
Influence  of  copper  ion  on  lignocellulose  degradation  and  morphological 
development of Pleurotus ostreatus 
YANG Xue‐Wei      ZHANG Xiao‐Yu      GONG Qing      MA Fu‐Ying* 
College of Life Science and Technology, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, Hubei 430074, China 
 
Abstract:  Laccases  are  copper‐containing  polyphenol  oxidases,  which  play  an  important  role  in  lignin  degradation.  The 
production and activity of laccases are regulated by copper ion. The influences of copper on the lignocellulosic degradation and 
morphological development of Pleurotus ostreatus cultivated  in copper‐supplemented corn stover substrate were evaluated. The 
results suggested that copper ion increased laccase activity, and the activity increased by 71.2% over the control under the addition 
of 3mmol/L Cu2+ on day 7. Copper ion could also induce primordium differentiation and development and of fruiting body. 
Key words: edible mushroom, metal ion, degradation and conversion, growth and development 
 
食用菌形态发育贯穿食用菌生活史始终，与其
众多生理功能相关。目前，国内外对于食用菌形态
发育的研究主要集中在形态发育过程中的酶活变
化（潘迎捷等  1991；杭怡琼等  2001；倪新江等 
2001）和大量表达的基因和蛋白（Zhao et al. 2000；
Sakamoto  et  al.  2001；Nakazawa  et  al.  2006；
Tsitsigiannis et al. 2004），通过调控木质素的降解来
影响食用菌形态发育的研究却鲜有报道。漆酶是含
铜的氧化酶，通常会受铜离子调控（司静等 2011a；
Yang et al. 2013），而漆酶在食用菌降解木质素的过
 
    ISSN1672‐6472    CN11‐5180/Q    Mycosystema    July 15, 2015    Vol. 34    No. 4 
     
   
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程中起重要作用，因此铜可能调控木质纤维素的降
解。本文研究了铜离子对糙皮侧耳（俗称平菇）木
质纤维素降解和形态发育的影响和作用机理，为探
索食用菌形态发育的生理生化机制奠定了基础，为
通过调控木质纤维素的降解调控子实体形成提供
理论基础。 
1 材料与方法 
1.1  材料 
1.1.1  供试菌株：糙皮侧耳 Pleurotus ostreatus BP2，
华中农业大学菌种实验中心王卓仁主任惠赠。 
1.1.2 培养基及试剂：土豆蔗糖琼脂培养基（PSA），
土豆蔗糖液体培养基（PSB），用于菌种的培养。
玉米秸秆固体培养基：6.8g 玉米秸秆粉，0.8g 麸皮，
20mL 蒸馏水，置入 100mL 三角瓶中，121℃灭菌
30min。 
1.2  方法 
1.2.1  培养：先将糙皮侧耳菌株在 PSA 培养基进行
活化，然后取 Φ0.5cm  的菌种块 5 块置入 PSB 培
养基中培养一周。取 10mL  液体种转接入添加不同
浓度铜离子的玉米秸秆固体培养基中，静置培养一
定时间取样。 
1.2.2  酶液的制备：上述培养物在不同时间随机取
样。用 40mL  pH5.0 的醋酸‐醋酸钠缓冲液浸泡 6h
后用漏斗和滤纸过滤，滤液即为粗酶液，用于酶活
的测定。每处理每次 3 个重复。 
1.2.3  胞外酶活的测定：用滤纸酶活（filter  paper 
unit，FPU）表示总纤维素酶酶活，测定方法为：
取稀释后的酶液 0.5mL 与 1cm×3cm、质量为
24–26mg 的滤纸条，50℃下水浴 0.5h，冷却后加
入 2mL  DNS 沸水浴 10min，在 540nm 下测定含糖
量。用 CMC 酶活表示纤维素内切酶的活性。反应
体系由 0.5mL 酶液、1mL 0.5% CMC‐Na 溶液组成，
酶液用 pH4.8  HAc‐NaAc 稀释到适当浓度。置于
50℃的水浴锅中水浴 0.5h 后迅速冷却以终止反
应，DNS 法测还原糖含量。酶活力通过反应 0.5h
内还原糖的变化表示，活力单位为每分钟转化葡萄
糖的微摩尔数（Cai et al. 1999）。漆酶的测定：将
1mL 稀释后的酶液加入 1.5mL  ABTS 中，于 420nm
立即记数，每 15s 记录一个数据，持续 4min。1
个酶活单位为每分钟转化底物的微摩尔数（Hakala 
et al. 2005）。木聚糖酶的测定：将粗酶液用 pH5.0 
HAc‐NaAc 稀释到一定浓度，取 0.5mL 稀释后的酶
液，加入 1mL 木聚糖溶液，50℃水浴 0.5h 后迅速
冷却以终止反应，DNS 法测还原糖含量。以反应
0.5h 内还原糖的变化表示，酶活力单位为每分钟
转化木糖的微摩尔数（Machuca & Ferraz 2001）。 
1.2.4  木质纤维素含量的测定：从接种了不同菌种
的三角瓶中每种随机选取 3 个平行样置于 60℃下
恒重 6d，称重，测定木质纤维素的含量和降解率
（Sluiter et al. 2006）。 
2 结果与分析 
将糙皮侧耳菌种接种到添加了不同铜离子浓
度（0、0.5、2、3mmol/L）的玉米秸秆固体培养基
中，在 6 周内观察其形态发育，测定木质纤维素降
解酶活性和木质纤维素降解率。 
2.1  铜离子对糙皮侧耳形态发育的影响 
培养至 27d，所有三角瓶中均不同程度产生原
基，其中添加了铜离子的三角瓶中产生的原基数量
较多，成块状分布，部分已发育形成子实体，而未
添加铜离子的对照培养基中产生的原基数量较少，
呈零星分布，还未形成子实体（图 1），说明添加
一定量的铜离子可促进糙皮侧耳原基的分化和子
实体的形成。 
2.2  铜离子对木质纤维素降解酶分泌的影响 
2.2.1  铜离子对木质素降解酶分泌的影响：由于该
菌株产生的锰酶和木质素过氧化物酶的酶活微弱，
故只考虑铜离子对漆酶酶活的影响。不同浓度铜离
子对糙皮侧耳漆酶酶活的影响呈现规律性的变化：
培养至第 7 天，菌丝均已长满，漆酶酶活出现一个
高峰，添加了铜离子的漆酶酶活显著高于未添加 
 
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图 1  不同浓度铜离子对糙皮侧耳形态发育影响      A、B、C：
分别添加 0.5、2 和 3mmol/L 铜离子；D：未添加. 
Fig. 1 Influence of copper ion on morphological development 
of  Pleurotus  ostreatus.  A,  B,  C:  0.5,  2  and  3mmol/L  Cu2+ 
respectively; D: Control. 
 
的，漆酶酶活随着铜离子浓度的增加而增加，添加
3mmol/L铜离子的漆酶酶活最高，达到 5 860.19U/kg；
随着培养时间的延长，菌株由营养生长向生殖生长
过渡，漆酶酶活逐渐下降，至第 21 天时各样品漆
酶酶活均达到最低，出现一个酶活低峰，添加了铜
离子的样品漆酶酶活虽然出现最低峰，但其漆酶酶
活均高于对照（图 2）。此时添加不同浓度铜离子
样品和对照均出现不同程度的原基分化，但添加了
不同浓度铜离子样品的原基数量多于对照，且已经
不同程度的产生了子实体。   
2.2.2  铜离子对纤维素降解酶分泌的影响：CMC 酶
活在培养初期酶活水平较低，随着培养时间的延
长，酶活逐渐升高，子实体成熟期达到最高。添加
不同浓度铜离子样品和对照的 FPA 酶活呈现波动
性变化，且呈现出较低的水平。将添加不同浓度铜
离子样品和对照的 FPA 酶活进行成对比较，选取
95%的置信区间（α=0.05）进行比较，结果 t 值 
 
 
图 2  铜离子对糙皮侧耳漆酶活性的影响 
Fig.  2  Influence  of  copper  ion  on  laccase  activities  of 
Pleurotus ostreatus. 
 
大于 0.05，差异不显著，表明添加铜离子对糙皮
侧耳的纤维素降解酶影响不大（图 3），FPA 酶活与
糙皮侧耳的形态发育相关性不大。 
2.2.3  铜离子对半纤维素水解酶分泌的影响：木聚
糖酶活性在营养生长阶段呈现逐渐上升的趋势，在
原基分化初期达到峰值；在生殖生长阶段，随着原
基的分化，木聚糖酶活性有所下降，而在子实体期
基本检测不到木聚糖酶活性（图 4）。这一变化规
律与 CMC 酶活刚好相反，推测在营养生长至原基
分化初期糙皮侧耳主要降解半纤维素，而在子实体
形成期主要降解纤维素来供给生物所需，表明木聚
糖酶活性的提高与形态发育初期原基的分化有关。 
2.3  铜离子对木质纤维素降解的影响 
在 42d 的生长期内每隔 7d 取样，测定木质纤
维素降解率。在整个培养周期，所有样品木质素降
解率随着培养时间的延长而逐渐增高，至培养末期
（42d），添加铜离子的样品木质素降解率均高于
对照（图 5）。木质素降解速率在不同的生长阶段
呈现规律性的变化，添加不同浓度铜离子的样品和
对照木质素降解速率呈现出明显的不同。添加不同
浓度铜离子样品的木质素降解速率在 0–14d 呈现
逐渐上升的状态并在第 14 天呈现出最高值，即在 
 
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图 3  铜离子对糙皮侧耳滤纸酶活和羧甲基纤维素酶活的影响 
Fig. 3 Influence of copper ion on filter paper activity (FPA) and carboxymethylcellulase (CMC) activity of Pleurotus ostreatus. 
 
 
 
图 4  铜离子对糙皮侧耳木聚糖酶活性的影响 
Fig.  4  Influence  of  copper  ion  on  xylanse  activities  of 
Pleurotus ostreatus. 
 
7–14d 时添加不同浓度铜离子的样品的木质素降
解速率最快，而后随着原基开始分化（14–21d）
添加不同浓度铜离子的样品的木质素降解速率逐
渐下降，并在第 21 天达到最低值，而后随着原基
大量分化和子实体的形成，添加不同浓度铜离子样
品的木质素降解速率逐渐增大，由此可见木质素的
降解与原基大量分化和子实体的形成有一定相关
性。添加铜离子样品在 21d 木质素降解速率最低
时开始分化原基，随后木质素降解速率逐渐上升原
基大量分化，而对照至 28d 后木质素降解速率才
达到最低并开始分化原基。所有样品的纤维素降解
率随着培养时间的延长而逐渐增高，但在整个培养
周期内糙皮侧耳的纤维素降解率呈现比较低的水
平，添加铜离子的与对照差异不显著（图 6）。 
3 讨论 
一直以来，对食用菌生长发育的研究主要集中
在生长发育过程中木质纤维素酶活性的变化规律
以及环境因素对子实体生长发育的影响，少有通过
调控木质纤维素的降解而调控食用菌形态发育的
报道。本文通过添加铜离子来调控木质纤维素的降
解，以研究其与糙皮侧耳子实体生长发育的关系。
在 42d 生长期内，糙皮侧耳对木质纤维素的降解
呈现一定的规律性：在营养生长阶段，木质素酶活
性逐渐升高，此时快速降解木质素，这与他人在其
他食用菌中的报道一致（潘迎捷等  1991；张晓昱 
1995；倪新江等  2001）。在营养生长阶段糙皮侧
耳主要降解木质素，一方面是为了解除纤维素的结
构屏障，在生殖阶段更有效地降解利用纤维素，另
一方面木质素降解产生的小分子物质和木质素降
解酶本身对形态发育也可能起一定的调控作用，在
营养生长阶段对木质素的快速降解能为后期形态
发育奠定基础；进入生殖生长阶段后，糙皮侧耳在
原基分化初期漆酶酶活下降，此时主要降解较木质 
 
 
 
 
 
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图 5  铜离子对玉米秸秆木质素降解的影响 
Fig. 5 Influence of copper ion on lignin degradation of corn stover by Pleurotus ostreatus.   
 
 
 
图 6  铜离子对玉米秸秆纤维素降解的影响 
Fig.  6  Influence  of  copper  ion  on  cellulose  degradation  of 
corn stover by Pleurotus ostreatus.   
 
素易降解的纤维素以提供自身所需，随着原基的大
量分化和子实体的形成，糙皮侧耳分泌的漆酶酶活
逐渐上升，推测此时漆酶主要起调控糙皮侧耳形态
发育的作用。 
糙皮侧耳在营养生长至原基分化初期主要降
解半纤维素，而在子实体形成期主要降解纤维素，
表明木聚糖酶酶活的提高与形态发育初期原基的
分化有关。由于漆酶是一种含铜的多酚氧化酶，铜
离子对漆酶的产生和活性有重要的影响（司静等
2011a，2011b）。本文通过向秸秆基质中添加不同
浓度的铜离子，发现铜离子能够促进糙皮侧耳的形
态发育，提前原基分化的时间，这一现象的产生与
漆酶酶活的提高和木质素降解增强有关。提高漆酶
活性，使得糙皮侧耳在营养生长阶段降解木质素的
速率加快，木质素的快速降解使得纤维素的结构屏
障解除，并释放了更多木质素降解过程中产生的小
分子物质，这些小分子物质可能在其后的形态发育
过程中起着重要的调控作用，为形态发育奠定基
础；进入生殖生长阶段后，漆酶活性的提高，使得
漆酶对糙皮侧耳形态发育的调控作用加强，由于营
养生长阶段糙皮侧耳纤维素降解的屏障解除，生殖
生长时主要降解较木质素易降解的纤维素，从而添
加漆酶促进因子能够促进糙皮侧耳的形态发育，使
原基分化和子实体形成时间提前，原基数量增加。
这一结果将为通过调控木质纤维素的降解从而调
控子实体的生长发育提供一定的理论支撑。 
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