虫草属真菌研究进展

虫草是真菌寄生在昆虫体内之后形成的复合体,许多种虫草菌有重要的药用价值,具有广阔的开发前景。介绍了虫草属的种类资源、研究历史、化学成分、药理作用,并展望了虫草研究的前景。     

虫草文化及科学史

根据考古和史料证据推断,人们对虫草的认识有着5 000多年的历史,涉及文化、艺术、历史、哲学、宗教、习俗、医药及生物科学等方面。根据各阶段的特点可分为崇拜时代、本草时代、描述时代和分子时代。(1)崇拜时代(红山文化-神农本草经问世)：中国考古发掘出众多玉蚕和玉琀蝉,反映在远古时期对虫草的蒙昧认识以原始的轮回崇拜为特点。至今中外仍遗留着一些古代虫草崇拜的习俗。(2)本草时代(《神农本草经》问世-1818年虫草属建立)：古代苏美尔人可能使用过一种虫草入药;而中国人2 000年来一直使用白僵蚕、蝉花和冬虫夏草等入药。此时期物化观念对东西方都有较大影响,对于虫草东西方均有“动物化植物”“竹根化蝉”“虫草互变”等认知,反映了物化论的深刻影响。(3)描述时代(1818年-20世纪末)：1818年Fries建立虫草属,揭开虫草菌科学发展300年的篇章。物化论逐渐被近代科学取代;庞大的虫草家族逐渐形成。欧洲和日本流行虫草绘画,加快了虫草知识的普及。19世纪后期兴起利用虫草菌防治害虫,并在20世纪中期形成规模较大的真菌杀虫剂产业。中国将虫草用于食品和药品的古老传统得以传承并发展,在20世纪后期形成较大产业;但欧美各国发展较慢。(4)分子时代(21世纪初以来)：在现代生物科学和技术的带动和支撑下,虫草研究从上世纪末开始进入分子时代。生物药物素研究缓慢进展,而虫草的多基因系统发育、虫草侵染昆虫的分子致病机制以及以基因组学引领的组学研究则快速进展。国际和国内学术交流活跃,对于弘扬虫草文化起到有力的促进作用。     

雪峰虫草的研究现状、问题及展望

虫草是我国具有特殊意义的重要药用真菌资源,其人工培育、药效成分和药理作用等相关研究备受学者关注。雪峰虫草是近年来在湖南省雪峰山系发现的一种新虫草资源,与冬虫夏草亲缘关系近,在洞口县民间替代冬虫夏草用于治疗癌症、咳嗽及提高免疫力等。结合自身研究工作,对近年来雪峰虫草的发现与生长习性调研、虫草菌分离、虫菌复合体培育、子座人工培育、化学成分分析以及药理作用研究等方面进行了详细阐释。根据雪峰虫草的特性,以及当前虫草研究趋势,分析了目前雪峰虫草存在的问题,提出了雪峰虫草研究的新思路和价值。     

我国虫草产业发展现状、问题及展望——虫草产业发展金湖宣言

虫草是寄生于昆虫、少数真菌和植物体上的一类真菌,是广义虫草属Cordyceps s.l.真菌的总称,是具有营养、保健和医疗功效的宝贵生物资源。目前我国的虫草产业涉及了冬虫夏草Ophiocordyceps sinensis、蛹虫草Cordyceps militaris、蝉花Isaria cicadae及其相关真菌,已经形成了一个巨大的产业,实现了较高的经济价值和社会效益。本文从产业发展历史、产品研发、功效及市场等方面对我国虫草产业发展现状进行了总结,结合最新科学研究进展,分析了虫草产业中存在的一些问题,提出了促进产业健康发展的建议,并对产业前景进行了展望。     

布莱克韦尔虫草的生物活性评价及其子实体的人工培育

虫草在世界范围内广泛分布,具有多种生物活性及较高的食药用价值。为进一步丰富虫草真菌资源,本研究对从广东韶关丹霞山采集到的一份野生虫草样品进行了菌株的分离鉴定、生物活性评价和子实体的诱导培养。通过形态学和系统发育分析,将菌株ZYJ0835鉴定为布莱克韦尔虫草Cordyceps blackwelliae。利用5种不同的培养基进行液体发酵培养,发现该菌株的发酵上清液和菌丝体均具有抗氧化和纤溶活性。此外,该菌株还具有一定的抑菌活性。利用大米、小麦、柞蚕蛹3种培养基质,均成功诱导出子实体,并且人工培养的子实体也具有抗氧化和纤溶活性。本研究首次在中国境内报道布莱克韦尔虫草的分布,为进一步开发利用该虫草资源提供了理论依据。     

蛹虫草组学研究进展

作为虫草属的模式种,蛹虫草是目前虫草类真菌中研究和应用最为广泛的物种之一。随着基因组序列的公布,蛹虫草组学水平的研究近年来取得了明显的进展。本文从基因组、线粒体基因组、甲基化组、转录组、蛋白质组、代谢网络等角度对蛹虫草组学水平的研究现状进行综述,期望对进一步推动蛹虫草的深入研究提供帮助。     

泰山虫草的研究进展

对泰山虫草菌Cordyceps taishanensis的生物学特性、泰山虫草原寄生体昆虫的生物学特性、泰山虫草发生区的生态环境、泰山虫草与冬虫夏草有效成分的比较、泰山虫草的药理作用、泰山虫草发酵培养基及发酵条件的研究和利用替代寄生体昆虫培养泰山虫草等七个方面对泰山虫草的研究进展进行了具体阐述.分析了目前存在的问题及今后的研究重点领域.     

云南巍山地区广义虫草的物种多样性研究

为了解云南巍山地区的广义虫草资源状况,通过资源调查,利用形态观察结合多基因(nrSSU、nrLSU、EF-1α、RPB1和RPB2)系统发育分析,对广义虫草的物种多样性进行了研究。结果表明,巍山地区共采集虫草341株,隶属于2科5属20种,其中有7种为疑似新物种,虫草寄主包含鳞翅目、鞘翅目、膜翅目和半翅目昆虫。巍山地区虫草优势属为虫草属(Cordyceps, 7种215株),优势种为蛹虫草(C. militaris, 93株)。巍山地区北部红河源样地的虫草物种多样性和丰富度最高,小鸡足山样地最低。物种累计曲线表明巍山地区绝大多数虫草种类已被采集研究。这为云南虫草资源保护与可持续利用提供依据。     

高效液相色谱法测定三种虫草发酵液与菌丝体核苷化合物含量

本项研究测定了三种虫草(江西虫草、古尼虫草、戴氏虫草)发酵液与菌丝体中核苷类化合物的含量,并建立了定量分析的方法体系。其中,采用液体发酵的方法获得虫草菌丝体及其发酵液,应用超声破碎法提取虫草菌丝体中的核苷类化合物,最后应用高效液相色谱法-二极管阵列检测器进行色谱分析,并以保留时间和吸收光谱双指标作为定性依据。实验取得了预期结果:优化了5种核苷化合物:腺苷、虫草素、尿苷、肌苷、鸟苷的色谱分离条件,分析了3种虫草中核苷类化合物的含量,精密度、稳定性、重现性和回收率实验表明这一方法可高效地定量分析虫草中的核苷类化合物。实验表明,HPLC-DAD法对虫草中的核苷类化合物的定量分析是一种有效的方法,该方法可快速准确地检测虫草有效成分的含量,本研究同时测定了胞外部分的化合物含量,系首次对这三种虫草细胞内外成分同时进行测定,对虫草的品质评价体系及其质量控制标准的建立具有重要意义。     

冬虫夏草及人工虫草菌丝体的氨基酸营养

本文研究了天然虫草菌与人工虫草菌的氨基酸含量。结果表明,天然虫草菌、人工虫草菌的总氨基酸含量稍有差异,但中性、酸性、碱性氨基酸和必需氨基酸在总氨基酸中所占百分比的高低基本一致。     

Distinction of water-soluble constituents between natural and cultured Cordyceps by capillary electrophoresis

Cordyceps is an expensive traditional Chinese medicine, which has anti-tumor activity and significant effects on the immune system. In Southeast Asia, Cordyceps is commonly sold in capsule form as a health food product. Most of these products are derived from cultured Cordyceps mycelia. Because of the price difference, some manufacturers claim their products are from natural Cordyceps. In order to distinguish among various types of Cordyceps in the market, the profiles of water-soluble constituents derived from different sources of Cordyceps were determined by capillary electrophoresis (CE). Both natural and cultured Cordyceps showed three peak clusters migrated at 5–7, 9–11 and 12–13 min, and the height and resolution of these peak clusters were rather distinct. Peak cluster at 9–11 min was identified as adenosine, guanosine and uridine, and shared a similarity between natural and cultured products. In contrast, the peak cluster at 5–7 min was characteristic of natural Cordyceps, regardless of hosts and sources. By using the peak characteristics of CE profiles of different Cordyceps samples, hierarchical clustering analysis was performed. The result shows that those samples of natural Cordyceps were grouped together distinct from the cultured and commercial products. Thus, the CE profiles could serve as fingerprints for the quality control of Cordyceps.     

蛹虫草多糖单糖组成的方法学研究

建立1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮（PMP）柱前衍生HPLC法测定虫草多糖中单糖组分的通用性方法。本试验以9种单糖标准品为研究对象,通过单因素和响应面试验对衍生反应的温度、时间、pH和PMP用量进行了优化,并运用改进的方法测定了3批不同产地的蛹虫草多糖的单糖组分。结果表明：PMP与单糖摩尔比12:1、温度80℃、时间60min、 pH 8.2为最佳衍生条件,方法学验证证明该方法稳定、可靠、重现性良好。3批蛹虫草多糖中均稳定检测到甘露糖、半乳糖醛酸、葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖,摩尔比约为3.8:1.6:5.4:5.8:1,研究结果可为改善虫草多糖成分分析和构效关系研究提供支持。     

基于转录组分析高温抑制广东虫草原基形成的调控网络

在大型真菌原基形成和子实体发育的过程中,温度是一个极其关键的因素,高温显著影响多种食用菌原基的形成和子实体的品质。广东虫草是中国华南地区特有的虫草类新食品原料,其子实体富含多种活性成分和营养成分,且能够进行较大规模人工栽培。然而,温度对广东虫草原基形成的影响及调控机制尚不清楚。本研究通过不同温度处理不同时间段,发现29℃处理3d抑制了广东虫草原基的形成;对29℃处理3d处理前后的菌丝阶段（CK）和原基阶段（CK-P和HT-P）样品进行转录组测序分析,高温处理后原基阶段的两个组中发现1 682个差异表达基因,其中1 015个上调表达和667个下调表达。在碳水化合物代谢途径中,多个糖酵解和三羧酸循环及葡聚糖和海藻糖合成相关基因在高温处理后呈现下调表达;在原基样品中,多个热激蛋白基因（Hsp10、Hsp23、DnaJ、Hsp70、Hsp90和Hsp98）和转录因子C2H2转录水平显著上调表达。本研究结果基于分子水平揭示了高温影响原基形成过程中能量代谢和相关基因的差异表达,为后续利用广东虫草抗逆相关基因资源培育新品种奠定了重要的基础。     

响应面法优化细脚棒束孢中N6-(2-羟乙基)腺苷的超声提取工艺研究

为提高细脚棒束孢中N ⁶-(2-羟乙基)腺苷（简称HEA）的提取效率,在超声时间、提取液pH、料液比3个单因素试验的基础上,运用响应面法对超声提取细脚棒束孢中HEA工艺进行优化。结果表明,液料比对提取效果的影响最大,其次是提取液pH,超声时间因素影响最小。响应面法优化后,细脚棒束孢的最佳超声提取工艺为：超声时间31min、液料比22:1（mL/g）、pH 4.88,Box-Behnken模型预测值为0.86mg/g,实际值为(0.86+0.03)mg/g,二者偏差为0.10%,说明响应面优化超声提取细脚棒束孢中HEA工艺稳定可行。该研究所得提取工艺适用于不同虫草类真菌腺苷类成分的提取及分析,具有省时高效、节约能源的优势,可用于虫草的质量评价及开发等研究。     

高雄山虫草生物学特性及人工驯化条件优化

高雄山虫草Cordyceps tenuipes是一种重要的珍稀野生虫草,无性型为细脚棒束孢Isaria tenuipes。对采集的野生无性型高雄山虫草生物学特性进行了研究,采用小麦和大米为栽培基质,通过添加不同营养成分进行人工驯化和栽培条件优化,对后续提高其孢梗束产量和商业化栽培具有重要意义。试验结果表明,该虫草菌丝在固体和液体培养条件下生长所需的最佳营养组成一致,通过单因素和多因素正交试验得出菌丝在固体和液体条件下生长的最佳培养基配方为蔗糖30g/L、酵母粉15g/L、磷酸二氢钾2g/L、七水硫酸镁2g/L,最佳培养条件为温度25℃,pH 7。以小麦为培养基栽培的孢梗束生物学效率介于(45.750±6.062)%-(67.820±6.018)%,总体优于大米培养基(23.410±5.242)%-(36.880±8.812)%。以添加蚕蛹粉的小麦培养基栽培的孢梗束生物转化率最高,达67.820%,高于已有的报道。通过生物学特性分析和人工驯化条件的优化,为高雄山虫草的规模化人工栽培提供参考。     

马属动物全基因组高通量测序研究进展

马属(Equus)动物的祖先大约在5500万年前出现,经过持续分化形成现今的马、驴和斑马,统称马属动物。马作为家畜中的重要一员,是推动人类文明发展的载体,在人类的饮食、战争、农耕、运输和娱乐等领域做出了巨大贡献。然而,人类为了满足需求,或多或少影响着马的进化方向,从而在长时间自然和人工选择过程中形成了多种独具特色性状的不同马种。驴和骡在全球的存栏量也较多,在人类的生产和生活中起到的作用同样不可忽视,不但为人类提供了生产力而且还提供了食物和营养保健品。可见,马属动物对人类的重要性。近年来,高通量测序技术和生物信息学分析方法被广泛运用于家畜的遗传学研究。人们利用高通量测序手段探索马属动物在进化过程中的种群变化历史,解析形成独特性状的分子机制,为其育种工作提供有效的数据支持。本文综述了马属动物全基因组高通量测序的研究进展,以及利用该技术在马属动物的进化历史和功能基因挖掘研究领域所取得的成就,以期今后对马属动物的深入研究、产业开发和利用等方面提供参考信息。