基因编辑平菇可以增强菌丝体材料的强度

京都大学和朝鲜大学的研究人员利用CRISPR/Cas9使 Pleurotus ostreatus中的mbp1基因失效，产生的菌丝垫比未编辑对照组更坚硬约30%，张力强度增强50%。
经过编辑的真菌菌株还在压缩测试下产生更硬的菌丝基复合材料，失去了形成子实体的能力，这使得工业生产更为简单，因为真菌处于物质形成阶段。
这是首个已发表的研究，证明靶向基因改造能直接提升菌丝基复合材料的机械性能，开辟了超越试错菌株筛选的新途径。

日本和韩国的研究人员利用CRISPR关闭了Pleurotus ostreatus中的单个基因，产生了更致密的菌丝体和更强的材料。这是首次证明分子育种能改善基于菌丝体的复合材料。

为什么菌丝体材料遇到了机械天花板

菌丝体材料的吸引力已广受认可：可生物降解，可在室温下从农业废弃物中生产，且无需合成树脂。然而，尽管对真菌包装、保温材料和皮革替代品的商业兴趣巨大，但持续存在的弱点限制了更广泛的采用。机械强度，即材料抵抗拉扯或被压碎的能力，一直保持着顽固的低估。大多数菌丝复合材料的表现更像聚苯乙烯泡沫而非结构材料，其拉伸强度通常远低于1兆帕。多年来优化栽培条件和对真菌种类进行筛选，最多只能带来渐进式的收获。

发表在《应用微生物学与生物技术》（Kojima 等人，2026）上的一项新研究采用了不同的方法：研究人员没有改变真菌的饲料或培养方式，而是改变了真菌本身。

关闭单个基因会改变真菌细胞壁的构建方式

目标是一个名为mbp1的基因，它编码一个转录因子，本质上是一个分子开关，控制其他基因的活性，参与细胞壁的构建和平菇（俗称平菇）的正常菌丝生长。

利用CRISPR/Cas9系统（可以把它看作一把精确的分子剪刀，可以切割和失效特定基因），京都大学团队在真菌基因组的两个拷贝中都禁用了mbp1。由于P. ostreatus自然存在于一种称为二核的双核细胞状态（生长更快，且比单核形式更适合物质生产），研究人员在测试其特性前，制造了携带破坏的双核菌株。

经过编辑的菌株生长速度比对照组慢约19%，且显著地完全失去产生子实体（蘑菇）的能力。虽然后者看似缺点，但对物质生产来说并非如此：无法结果的真菌不太可能将能量从菌丝生长转向生殖结构，从而改善制造环境的一致性（Chang等，2019）。

更密集的垫子，更坚固的材料：机械效果

当从编辑的菌株制成菌丝垫（生长在基底表面的薄层气菌丝（构成真菌组织的细丝）并进行机械测试时，差异是可测量的。杨氏模量（衡量材料刚度的标准度量，即材料在载荷下的抗变性）相比对照组增加了约30%，达到约1385兆帕对1029兆帕。极限拉伸强度（材料断裂点）从约7.9 MPa升至约11.9兆帕，增长约50%（Kojima等，2026）。

其根本原因似乎是密度。编辑过的垫子更薄，但重量和控制套差不多，意味着真菌组织更紧密地聚集在一起。研究发现垫密度与杨氏模量（R²=0.80）之间存在强正相关：简单来说，密度较高的垫层通常更为坚硬。研究人员将此归因于形成向上延伸至空气的空中菌丝能力减弱：当菌丝向外生长而非向上时，它们形成更紧凑、更少孔隙的结构。

利用红外光谱（通过分子吸收光线识别的技术）进行化学分析发现，编辑后的菌株所含蛋白质相对于多糖（包括构成真菌细胞壁的结构糖，包括葡聚糖和几丁质）而言更少。由于蛋白质被认为具有塑性作用，使细胞壁更柔韧而非坚硬，较低的蛋白质与多糖比很可能导致刚性增加（Haneef 等，2017;Gow 和 Lenardon，2023）。

从垫子到复合材料：包装与制造意义

除了菌丝垫外，编辑品株还产生了更硬的菌丝基复合材料：这些材料密度更高，结合基底，应用于包装和建筑应用。对照组的抗压强度从0.58 MPa提升至编辑型的0.73 MPa，约提升了25%。

这些数字在绝对值上仍然不高;菌丝复合材料并不与钢材或结构木材竞争。但发展方向明确，这里的重要性既是方法论上的，也是数字上的。此前改进菌丝体材料的尝试主要依赖于筛选野生真菌菌株或调整生长基质：这种方法受限于自然环境的限制。分子育种通过直接编辑基因组，开辟了一条更系统的路径：识别控制密度、细胞壁组成或菌丝结构的基因，并有意地调整它们。

过去二十年改变作物育种和制药生产的逻辑（即定向基因改造可以改善自然变异的成果）现在也被应用于真菌生物材料。它是否能同样具有变革性，取决于还有多少相关的遗传优势尚未被发现，以及转基因生物在材料应用中的监管和公众接受环境。目前，这项研究已经证明了这些“拉杆”的存在。