优良性状蚕蛹虫草的筛选及高产虫草素液态发酵条件优化

蛹虫草是重要的食药用真菌,虫草素为其主要活性成分,在抗肿瘤、抗菌、降血糖等方面具有较为突出的功效。蛹虫草菌株间的形态及环境条件差异,对菌株次级代谢产物虫草素产生影响显著。本研究对不同来源的6株蛹虫草菌株（YCC-B、YCC-C、YCC-H、YCC-W、YCC-Y、CGMCC 3.4655）,从蚕蛹体培养子实体性状,液体发酵条件（培养天数、培养方式、外源金属离子等）和传代稳定性等方面筛选优良性状菌株,提高其发酵合成虫草素的能力及稳定性。结果表明,蛹虫草菌株YCC-W在蚕蛹子实体出草及菌体液体发酵产虫草素上综合表现优良,传代稳定;液体发酵培养基中添加外源金属离子Mn²⁺作为酶的辅基,可以促进虫草素合成;采用振荡-静置相结合的混合发酵培养方式,可以避免单纯振荡培养溶氧量大、菌丝体生长旺盛,而虫草素产生不佳的问题。先振荡培养3d后静置培养至25d时,菌株YCC-W合成虫草素含量最高,可达(874.13±24.25)μg/mL,且稳定性良好。为进一步开发菌种及扩大规模生产提供参考。     

高活性蛹虫草菌株CMCX33子实体最佳采收时间研究

在规模化培养条件下,根据虫草素、腺苷收率确定高活性蛹虫草菌株CMCX33最佳采收时间。从不同培养时期的蛹虫草子实体性状、产量及虫草素、腺苷含量及收率等进行比较分析。试验范围内,培养65 d的菌株CMCX33子实体呈现良好的商品性状,生物学效率最高（平均生物学效率103.0%）;培养早期（35～55 d）腺苷含量呈快速累积、虫草素含量缓慢增加趋势,培养55 d时腺苷含量达到较高水平（2.42 mg/g）,随着培养时间的增加,腺苷平均含量虽然呈小幅度下降趋势,但相对稳定,培养65 d时腺苷收率最高（平均收率0.23%）;虫草素含量呈先快速增加后减少趋势,培养70 d时虫草素含量达到峰值（平均含量4.79 mg/g）,该时期菌株CMCX33子实体的生长进入衰退期,生物学效率明显下降,虫草素总收率与培养65 d的子实体相同(虫草素平均收率0.44%)。综合考虑,高活性蛹虫草菌株CMCX33最佳采收时期为65 d。明确高活性蛹虫草菌株CMCX33最佳采收时期,为其应用研究及配套栽培技术规程的建立提供参考。     

蛹虫草表型多态性对子实体产生及虫草菌素的影响

为选育高产子实体和虫草菌素的蛹虫草菌株,从野生蛹虫草中分离单孢子并进行分型,之后进行产子实体实验;同时对蛹虫草子实体进行了产孢结构的观察,并用高效液相色谱仪检测了子实体和培养基中的虫草菌素。结果表明,菌落背面颜色为橙铬色的菌株容易产生子实体;出发(原代)菌株所产子实体在形态上更接近野生蛹虫草,而角变株的子实体畸形;出发菌株产子实体能力要比该菌株未发生角变部分分离株和角变部分分离株都强。在虫草菌素的产量上也以出发菌株为高,表明表型多态性对蛹虫草产子实体和虫草菌素有很大的影响。这对于优势菌种的筛选和生产实践有借鉴意义。     

蓖麻蚕蛹蛹虫草人工培养研究

用蛹虫草菌种通过人工接种蓖麻蚕蛹,控制培养环境条件,经过40－60天培养,可长出子实体,最高达8．5厘米,经两年来探索研究,栽培种内已可达到100％出草率。     

互补交配型配对诱导蛹虫草有性子实体形成

前期我们获得了优良性状蛹虫草Cordyceps militaris野生菌株W141436,其子实体虫草素含量高达3.72 mg/kg干重,子实体多糖高达6.7 g/100 g干重,但在大规模应用中发现它发生退化。针对蛹虫草人工栽培退化问题,我们提出蛹虫草子实体形成是有性生殖过程,其两种交配型发生交配是蛹虫草子实体形成的必要条件。本文基于交配型基因分子标记研究了优良性状蛹虫草野生菌株W141436的退化机制。具体地,采用单孢子分离的方法对蛹虫草野生分离株W141436的子囊孢子进行分离,得到了72个单孢菌株。进一步采用PCR方法对单孢菌株及亲本菌株进行了交配型基因类型鉴定。在72个单孢菌株中,28株为Mat1-1类型交配基因型,31株为Mat1-2类型交配基因型,13株含有与亲本相同的交配型基因。根据鉴定结果,对2株Mat1-1型(SP28、SP33)和2株Mat1-2型(SP15、SP32)菌株进行了栽培实验。结果表明,形成子实体的栽培用亲本菌株同时含有Mat1-1和Mat1-2两种交配类型基因,即只有含不同交配型基因的菌株具有发育为子实体的能力,而含同种交配型基因的菌株则不能发育为子实体。本研究为防止蛹虫草在大规模种植中退化提供了理论依据。     

培养基清除结皮对蛹虫草原基形成的影响

为探讨培养基清除结皮对蛹虫草原基的形成影响,提高食用真菌蛹虫草的培养产量和品质,在无菌条件下,用无菌刀切除长满菌丝的培养基上表面部分,在温差和光周期刺激下培养,考察菌丝扭结和子实体生长情况,并检测蛹虫草子实体虫草素、虫草酸和多糖含量。结果显示培养基清除结皮组蛹虫草子实体生长快、颜色较深、易形成孢子头,其虫草素和腺苷含量显著升高(P<0.05),但虫草多糖含量变化不显著(P>0.05)。培养基清除结皮可显著地促进蛹虫草原基的形成,提高子实体产量和品质。     

蛹虫草工厂化优质生产技术体系创建及应用

从优质菌种选育、品质调控和自动化生产3个角度创建了蛹虫草工厂化优质生产技术体系。建立适用于工厂化栽培的蛹虫草菌种选育技术路线,通过蛹虫草杂交育种获得优良菌株,量产后筛选优良子实体进行杂交育种。以期由此方法保证蛹虫草工厂化栽培育种的良性循环和高质量生产种的持续供应。建成蛹虫草工厂化、自动化生产配套设备设施,符合自动化生产车间的蛹虫草栽培工艺,实现优质蛹虫草自动化、标准化生产,极大降低生产成本,提高产品品质。蛹虫草工厂化优质生产技术体系可为食用菌生产企业提供借鉴和帮助,对行业的发展具有促进作用。     

基于农业废弃物培育优质蛹虫草的研究

利用农业废弃物甘薯藤及蛹虫草培养基废弃物作为培养基的主要原料进行蛹虫草菌种驯化。蛹虫草子实体培养基中添加不同比例蛹虫草培养基废弃物及甘薯藤粒,通过适宜的培养条件,废弃物中淀粉、蛋白质、糖类、氨基酸等营养物质及蛹虫草胞外酶酶解产生的小分子物质被充分利用,以培育优质蛹虫草子实体。当一级种子中加入蛹虫草培养基废弃物20 g/L和甘薯藤粉10 g/L,二级种中加入蛹虫草培养基废弃物20 g/L、甘薯藤粉10 g/L,使蛹虫草子实体栽培料中蛹虫草培养基废弃物占32%～45%,甘薯藤粒占10%～15%,二者比例为(3～4)：1时,栽培效果最好。本研究蛹虫草培养基替代原料资源丰富易得,并可节约生产用粮,降低原料成本,从而实现农用废弃物再利用,减少环境污染,也符合绿色环保可持续发展的理念。     

野生蛹虫草菌株培养特性及子实体多糖含量比较分析

蛹虫草(Cordyceps militaris)是一种药食两用真菌,为获得高产优质的菌种资源,以采集分离的5株蛹虫草野生菌株(XY002、XY008、XY011、XY029、XY032)为研究对象,通过对5株菌株的分子鉴定、交配型基因分子检测、培养特性及子实体多糖含量测定,确定5株菌株皆为蛹虫草菌株,除XY008只含有MAT1-1-1交配型基因外,其他菌株都含有两种交配型基因MAT1-1-1和MAT1-2-1,5株菌株在菌丝生长速度、分生孢子数量、子实体形态、产量及子实体多糖含量均存在较大差异。综合培养特性及多糖含量分析的结果表明,菌株XY011子实体产量较高达29.60 g/瓶,多糖含量最高达100.79 mg/g,子实体长度最长达11.41 cm,而且子实体粗壮,发育周期短,确定为优势菌株,具有较好的开发价值。     

蛹虫草原基分化的差异蛋白质组学研究

蛹虫草子实体形成及发育的蛋白分子机制尚不清楚,本研究引入SWATH非标记定量蛋白质组学技术,对蛹虫草Cordyceps militaris 905菌株的菌丝体（mycelium,My）、原基（primordium,Po）、生长期子实体（developmental fruiting body,DF）和成熟期子实体（mature fruiting body,MF）进行了比较蛋白质组学分析。经搜库比对,从蛹虫草的My、Po、DF和MF中依次鉴定蛋白1 136个、1 090个、1 018个和997个（global FDR 1%）,经维恩分析后获得C. militaris 905蛹虫草表达蛋白1 578个。在此基础上,SWATH非标记技术定量蛋白1 109个。本研究获得了蛹虫草Po期与My期、DF期与Po期、MF期与DF期的差异表达蛋白,依次为115个、352个和104个,并对菌丝体分化形成原基的差异表达蛋白进行了重点解析。GO注释结果表明,Po期与My期差异表达蛋白以有机含氮类化合物代谢为主,其中AMP（活性成分虫草素合成的中间产物）从头生物合成途径富集最为显著。约1/5的差异表达蛋白参与氧化还原反应,还原酶活性的蛋白在原基中几乎都上调表达,而氧化功能的蛋白受到抑制,表明蛹虫草原基分化可能受到氧化应激的诱导。蛋白互作网络分析结果进一步表明,氧化还原反应与核苷类物质代谢相关联,可能通过影响AMP从头生物合成途径来调控虫草素的生物合成。对蛹虫草子实体系统的蛋白质组学研究和解析有利于揭示子实体形成的蛋白分子机制,为蛹虫草的基础和栽培研究提供了理论支撑。     

沈阳地区北虫草野生与市售菌株人工培育子实体的蛋白质组学比较

【背景】北虫草作为冬虫夏草的代用品,具有与冬虫夏草类似的药理活性,其富含的蛋白质和氨基酸通常作为衡量真菌营养价值的重要指标,从中分离纯化具有潜在临床应用价值的蛋白质或多肽,已成为一个研究热点。【目的】检测沈阳北虫草野生与市售菌株人工培育子实体的蛋白质组成,分析相同培育条件下获得的蛋白种类、数量及其功能的差异,为深入研究鉴定沈阳地区北虫草药用蛋白和针对性驯化提供了蛋白质组学数据基础。【方法】采集沈阳棋盘山野生北虫草菌株,与市售人工栽培北虫草菌株同期分别经组织分离、液体发酵后培育获得子实体,通过蛋白提取、胰酶酶解后,采用非标定量技术液相色谱-质谱联用方法,对野生和市售来源培育的子实体样本进行定量蛋白组的研究。【结果】共鉴定到9 233条特异性肽段和1 923个蛋白,其中含有1 163个可定量蛋白,野生来源培育子实体有214个蛋白表达发生上调,181个蛋白表达发生下调,对这些差异蛋白进行功能富集分析发现,其主要参与能量生产/转换、氨基酸转运/代谢、抗氧化功能。在相同的营养摄取条件下,野生来源培育菌种在各个能量代谢、氨基酸代谢功能中的相关蛋白表达量高于市售来源培育的菌种。野生来源培育菌种的一种抗氧化重要蛋白(Gene Name:ISF_02112)表达量远远高于(Fold Change9)市售来源培育菌种。同时与抗氧化和代谢功能相关的差异蛋白有22个。【结论】沈阳地区北虫草野生菌株经适当人工培育会保留部分优良的生物学特性,2种来源菌株培育的子实体具有丰富及优异抗氧化功能的蛋白,子实体蛋白的抗氧化能力与其整体代谢能力相关。本研究结果为深入研究鉴定北虫草药用蛋白和针对性驯化提供蛋白质组学数据基础。     

蛹虫草饲料添加剂的研究现状及展望

蛹虫草饲料添加剂包括蛹虫草子实体、蛹虫草培养残基、蛹虫草及其培养残基提取物、蛹虫草菌固液发酵产物、 微生物发酵蛹虫草残基等产品。蛹虫草饲料添加剂含有粗蛋白、粗脂肪、氨基酸等营养成分,以及虫草素、腺苷、多糖等活性成分,在畜禽、反刍动物、水产品等动物养殖中的应用均获得较好的 效果。对蛹虫草子实体、蛹虫草培养残基、蛹虫草及其培养残基提取物、利用蛹虫草菌及培养残基制作发酵饲料等蛹虫草饲料添加剂在动物养殖中的研究应用进行了总结,对存在的问题及发展前景进行了探讨及展望。     

Bipolar heterothallism,a principal mating system of<Emphasis Type="Italic">Cordyceps militaris in vitro</Emphasis>

Interest inin vitro study of entomopathogenic fungi, includingCordyceps species, has been increasing due to their valuable bioactive compounds and biocontrol effects. AmongCordyceps species,in vitro stromata ofC. militaris has been successfully produced and cultivated for industrial purposes. However, genetic study onin vitro stromata formation ofC. militaris has not been carried out yet. Here, relationship between mating system and perithecial stromata formation ofC. militaris is reported. Mating system was determined by observing perithecial stromata formation from mono-ascospore cultures and their pair-wise combinations. Certain combinations of mono-ascospore strains produced perithecial club-shaped stromata, whereas other combinations produced either no stromata or only abnormal non-perithecial stromata. Similarly, monoascospore cultures without combination produced either no stromata or only abnormal nonperithecial stromata. Despite obvious heterothallism, self-fertility was occasionally observed in few strains ofC. militaris. These observations indicated thatC. militaris behaves as a bipolar heterothallic fungus and requires two mating compatible strains in order to produce regular clubshaped perithecial stromata, a fundamental requirement for its industrial cultivation.     

Na_2SeO_4对蛹虫草子实体生长的影响

蛹虫草是一种药食两用真菌,具有与冬虫夏草相似的功能,且富硒能力较强。本研究通过大量的人工栽培试验,旨在探究不同浓度Na_2SeO_4对新疆本地蛹虫草子实体生长的影响。试验表明,质量浓度为20 mg/L的Na_2SeO_4对蛹虫草的生长不产生显著影响,但蛹虫草各项生物学指标均随着培养基中外源Na_2SeO_4浓度的增加而呈下降趋势,说明随着外源Na_2SeO_4浓度的增加会对蛹虫草的生长产生抑制效应,当外源Na_2SeO_4质量浓度达到200 mg/L时,生产的蛹虫草已不具备商品价值。由此可见,20 mg/L的质量浓度是以Na_2SeO_4为硒源进行蛹虫草富硒研究的安全浓度。该研究为富硒产品开发寻找新的硒源开辟了新思路,为新疆地区进一步大规模栽培富硒蛹虫草提供一定的参考,但是对以Na_2SeO_4为硒源的最佳富硒浓度还有待于进一步研究。     

蛹虫草磷酸甲羟戊酸激酶和焦磷酸甲羟戊酸脱羧酶基因的功能分析

【目的】确定蛹虫草甲羟戊酸途径中的2个关键酶——磷酸甲羟戊酸激酶(CmErg8)和焦磷酸甲羟戊酸脱羧酶(CmErg19)的功能及其对麦角甾醇和虫草素含量的影响。【方法】通过生物信息学分析鉴定蛹虫草中CmErg8和CmErg19,并采用酵母互补确定其功能是否保守;以蛹虫草尿嘧啶营养缺陷型CmΔpyrG为背景菌株,利用农杆菌介导的转化方法对CmErg8和CmErg19进行过表达,观察其对麦角甾醇和虫草素含量的影响。【结果】CmErg8和CmErg19不能互补酵母erg8和erg19突变体的温度敏感表型;CmErg8和CmErg19过表达菌株中麦角甾醇和虫草素含量均有所增加,特别是CmErg19基因过表达可以使虫草素含量提升5倍左右。【结论】本研究揭示了蛹虫草CmErg8和CmErg19的功能,并且发现蛹虫草麦角甾醇合成通路基因可能会影响虫草素含量。     

A novel fibrinolytic enzyme from <Emphasis Type="Italic">Cordyceps militaris</Emphasis>, a Chinese traditional medicinal mushroom

A novel fibrinolytic enzyme from Cordyceps militaris was purified and partially characterized for the first time, which was designated C. militaris fibrinolytic enzyme (CMase). This extracellular enzyme from C. militaris was isolated by ammonium sulphate fraction, and purified to electrophoretic homogeneity using gel filtration chromatography. The apparent molecular mass of the purified enzyme was estimated to be 27.3 kDa by SDS-PAGE. The optimum pH and temperature for the enzyme activity were pH 6.0 and 25 °C, respectively. In the presence of metal ions such as Mg²⁺ and Fe²⁺ ions the activity of the enzyme increased, whereas EDTA and Cu²⁺ ion inhibited the enzyme activity. Interestingly the N-terminal amino acid sequences of the enzyme is extremely similar to those of the trypsin proteinases from insects, and has no significant homology with those of the fibrinolytic enzyme from other medicinal mushroom. In conclusion, C. militaris produces a strong fibrinolytic enzyme CMase and may be considered as a new source for thrombolytic agents.     

Effect of photoperiod during growth of Chenopodium rubrum mother plants on properties of offspring

Using in vitro culture, we determined the effect of photoperiod during growth of Chenopodium rubrum mother plants on vegetative and reproductive development of offspring. Photoperiod during flowering induction of mother plants (the first 6 d after the germination) has the key influence on seed germination and offspring growth, while offspring flowering and seed maturation is determined by photoperiod their mothers experienced during, and shortly after, flowering induction. The mechanism can be through changes in seed protein pattern which we found dependent on photoperiod experienced by mother plants.