灵芝(Ganoderma lucidum)是一种大型药用真菌,属担子菌纲、多孔菌科、灵芝属,为我国传统名贵药材,在民间有悠久而广泛的应用。三萜类化合物(又称灵芝酸Ganoderic acids,GAs)是灵芝中的主要药用成分,具有抗肿瘤、降血压、降血脂、抗过敏和保肝等生理活性。因此,灵芝具有极高的保健价值和营养价值,灵芝对人类健康的作用也日益受到国际上的重视,进一步开发灵芝的药用价值是当今药用真菌研究的一个热点和前沿。生物体在生长发育过程中需要面对各种环境因子的挑战,其中包括了重金属离子。由于人们对重金属的不当处理,重金属污染也越来越严重,重金属离子也成为了一种环境因子影响着生物体的生长发育。铜离子(copper,Cu2+)是生物体生长发育中的必须微量元素,同时还是胞内一些酶的重要组成部分。但是,环境中的高浓度铜离子可以带来毒力,也因此关于铜离子对机体影响的研究也变得越来越多。铜离子处理被作为一种环境因子胁迫,能诱导许多植物和动物的生理生化反应。在灵芝中的研究发现铜离子能够诱导灵芝中GAs的合成。然而,由于灵芝的生理特殊性及其遗传操作体系尚未完善等因素,导致有关如何诱导灵芝三萜生物合成的机理研究较少。在本研究中,我们发现铜离子处理不仅能够提高胞内GAs的合成量,同时也能够影响菌丝生长,使菌丝分叉之间的距离减少。此外,铜离子能够显著提高胞内ROS、Ca2+和NO信号分子的含量。进一步的研究结果发现,铜离子诱导的菌丝间距离变短和三萜含量提高需要胞内ROS的积累,而胞内Ca2+信号可以通过调控胞内ROS水平参与铜离子对菌丝分叉和三萜合成的调控。同时我们研究发现,Ca2+信号调控胞内ROS水平是通过调控胞内抗氧化酶的活性以及胞内铜的积累水平。研究同时发现,硝酸还原酶介导的NO信号同样参与了铜离子对菌丝分叉和三萜合成的调控,同时NO信号参与铜离子对胞内ROS及Ca2+信号的调控。综合研究结果,我们发现外源铜离子处理下胞内ROS、Ca2+和NO信号之间存在相互作用,铜离子通过信号之间的相互作用影响灵芝菌丝的生长及三萜的合成。