食用菌科学研究为食用菌产业发展提供越来越重要的科学支撑

食用菌学科建设和食用菌产业发展密切关联,我国食用菌产业的蓬勃发展和转型升级中,产生了大量的科学问题和需求,这成为食用菌学科科学研究中最好的方向和主题,也是食用菌学科建设的重要动力源泉.《菌物学报》作为我国重要的菌物科学研究的期刊,每年刊登许多与食用菌学科相关的研究论文,今年再次集中出版一期"食用菌遗传育种及生理生化"主题的专辑,共刊登1篇综述、23篇研究论文和3篇新品种快报,这些论文的选题体现出我国科研人员越来越密切围绕食用菌产业中的科学问题、持续开展科学研究、积累学科知识、不断促进学科进步和产业发展的状况.     

食用菌产业发展需要科学研究的强力支撑

我国是世界食用菌产业大国,产量占全球总产80%,拥有全球最多的食用菌基础科学和应用技术研究者,近年来在这两个领域都取得了显著成绩,但仍远远不能满足产业发展的科学需求。我国食用菌产业的发展需要科学研究的强力支持。本专刊集结了食用菌的资源与利用、遗传育种、组学分析、生理栽培、加工技术、活性成分、保健功效评价等方面的论文共计32篇。本刊论文还涉及了食用菌与病原菌的互作研究、野生菌的种类产地鉴定等方面的研究。     

“食用菌产量和品质形成的分子机理及调控”项目简介——食用菌产业发展与技术创新的科学基础

食用菌以子实体为收获物,是优质蛋白的重要来源,我国重要的食物安全战略产业,已经成为我国粮、菜、果、油之后的第五大产值农作物,2013年产量3 169.68万吨(中国食用菌协会统计),直接产值1 707亿元,间接产值6 828亿元,从业人口逾2 000万。我国食用菌产量已占全球总产量的75%以上。但是,与食用菌产业相关的基础科学研究严重匮乏,对产量和品质形成的关键科学问题研究的空白,严重制约着我国食用菌育种和栽培等产业技术的创新,导致单产低、质量差,产业链难以延长,产业效益持续下降,产业升级艰难。科学基础研究的缺乏,已经成为食用菌产业发展的瓶颈。2014年立项的国家重点基础研究发展计划(973)项目"食用菌产量和品质形成的分子机理及调控"(2014CB138300),紧紧抓住困扰我国食用菌产业发展的科学问题,开展食用菌高效利用木质纤维素的分子机制、食用菌子实体形成发育的调控机理、食用菌温度响应的分子机制、食用菌活性物质及其合成代谢的分子基础和食用菌优异种质性状形成的遗传基础研究,拟阐释食用菌子实体形成的营养利用与遗传调控机制、食用菌抗逆性的温度响应机制和食用菌活性物质的合成代谢调控机理。构建食用菌科学理论体系,为食用菌产业关键技术创新奠定科学基础,为优质高产提供理论指导,为延长产业链,提高产业效益提供科学路径。     

生物信息学在食用菌研究中的应用

食用菌因其富含多种氨基酸及微量元素等物质,具有较高的营养价值和药用价值,越来越受到人们的关注和喜爱。我国作为最重要的食用菌生产国,食用菌生产规模不断扩大,产量也在逐年提高。为了更好地发展食用菌产业,迫切需要在传统的食用菌产业链,如优良品种选育及栽培生产中融入新技术。生物信息学作为一门研究分析生物生命结构的技术门类,通过运用数学、计算机科学等工具揭示了数据所蕴含的生物学意义,极大地促进了生命科学研究的发展,也为食用菌更深入的研究与应用提供了技术保障。本文从食用菌育种及种质资源调查、病虫害防治、基因组学、食用菌安全等几方面阐述了生物信息学在食用菌领域的具体应用,对生物信息学在食用菌及农业领域的发展进行了展望,以期为促进食用菌研究和生产发展提供参考。     

“食用菌产量和品质形成的分子机理及调控”项目简介——食用菌产业发展与技术创新的科学基础

食用菌以子实体为收获物,是优质蛋白的重要来源,我国重要的食物安全战略产业,已经成为我国粮、菜、果、油之后的第五大产值农作物,2013年产量3 169.68万吨（中国食用菌协会统计）,直接产值1 707亿元,间接产值6 828亿元,从业人口逾2 000万。我国食用菌产量已占全球总产量的75%以上。但是,与食用菌产业相关的基础科学研究严重匮乏,对产量和品质形成的关键科学问题研究的空白,严重制约着我国食用菌育种和栽培等产业技术的创新,导致单产低、质量差,产业链难以延长,产业效益持续下降,产业升级艰难。科学基础研究的缺乏,已经成为食用菌产业发展的瓶颈。2014年立项的国家重点基础研究发展计划（973）项目“食用菌产量和品质形成的分子机理及调控”（2014CB138300）,紧紧抓住困扰我国食用菌产业发展的科学问题,开展食用菌高效利用木质纤维素的分子机制、食用菌子实体形成发育的调控机理、食用菌温度响应的分子机制、食用菌活性物质及其合成代谢的分子基础和食用菌优异种质性状形成的遗传基础研究,拟阐释食用菌子实体形成的营养利用与遗传调控机制、食用菌抗逆性的温度响应机制和食用菌活性物质的合成代谢调控机理。构建食用菌科学理论体系,为食用菌产业关键技术创新奠定科学基础,为优质高产提供理论指导,为延长产业链,提高产业效益提供科学路径。     

中国食用菌工厂化的现状与展望

通过现场调查、数据统计分析、对比分析、召开研讨会和论证会等方式开展了我国食用菌工厂化现状调查,从纵向和横向2个维度,介绍了食用菌产业发展历程;从方针政策、人才培养、科学研究等方面阐述和分析了中国食用菌工厂化发展的现状;结合目前形势,展望了中国未来食用菌工厂化发展前景,引出食用菌工厂化产业的着力点、布局、结构等战略发展构想。     

食用菌产业发展历史、现状与趋势

本文回顾了人类对食用菌认识和利用的历史,介绍了我国对食用菌栽培利用的早期贡献和近代对食用菌产业发展的贡献,以及全球食用菌产业的基本情况、欧美双孢蘑菇和亚洲食用菌产业的发展历史与现状,分析了世界食用菌产业格局的变化、生产方式和技术的转型,简述了食用菌科学研究的进展,同时对中国食用菌产业发展历程和现状进行了梳理,提出了全球食用菌产业将继续从发达地区向欠发达地区转移以及我国的生产方式将加快向组织化、规模化、标准化和专业化方向转变的进展。     

我国食用菌遗传学的发展及展望

食用菌遗传学是食用菌学科体系的重要分支之一,40年来我国食用菌遗传学研究紧密围绕为育种服务、最新分子生物学技术的应用和生产实践中的科学问题的解决等主题开展了众多科学活动。为了促进食用菌遗传学研究的系统性和全面性,本文梳理出9个方面的研究主题,主要包括食用菌种质资源调查和地方品种研究、食用菌农艺性状控制基因定位和分子辅助育种技术研究、食用菌杂交育种的遗传学规律研究、食用菌菌种的遗传稳定性研究和变异风险监控、栽培基质分解利用和储存转运的分子机制、食用菌应对环境因素变化的分子机制、子实体发育的分子调控机制、食用菌次级代谢产物生物合成的分子机制以及食用菌鲜品采摘后代谢生理的分子机制等,目前这些研究主题有些正在成为研究热点,有些在研究的系统性上还有待完善,有些还缺少足够的关注兴趣。希望食用菌遗传学在未来的发展中,能够把一些源头和底层的科学规律弄清楚,形成完整的知识体系和理论体系,为推动食用菌产业高质量发展提供科学基础。     

《菌物学报》“食用菌遗传学专刊”征稿通知

<正>食用菌遗传学研究是食用菌学科最重要的基础。我国食用菌产业40多年的高速发展为食用菌学科提供诸多的科学问题,这其中有很多都涉及到食用菌遗传学,我国科研人员围绕这些科学问题开展了持久而深入的研究,并获得了大量的科研成果;同时高通量测序、遗传转化、基因编辑等分子生物学技术也广泛地成功运用于食用菌遗传学多个方面的研究。为了全面反映我国食用菌遗传学研究中所取得的重要进展,     

食用菌活性成分抗肿瘤作用的研究进展

食用菌因药食两用的特点被广泛研究,具有提升机体免疫,阻止和防御疾病的功能作用。不同食用菌中所含的生物活性组分不同,主要有:多糖类、蛋白类、萜类、生物碱类等,这些组分具有抗氧化、抗肿瘤、免疫调节、抗炎症反应、抗心血管疾病、抗细菌、抗辐射及抗糖尿病等功效,其中抗肿瘤作用研究居多,研究发现其分子作用机制主要通过调控细胞信号通路中相关因子表达水平抑制肿瘤细胞增殖,诱导细胞凋亡的,这为开发天然无毒性肿瘤药物制剂奠定了理论基础。针对食用菌不同生物活性组分抗肿瘤分子机制的最新研究进展展开简要综述。     

块菌发育过程中伴生微生物多样性及其生态功能

块菌属Tuber是子囊菌门中一类珍贵的地下生外生菌根真菌,能与松科、壳斗科等多种树木形成菌根共生关系,在森林生态系统中扮演着重要的角色。同时,该属的一些种类因其独特的香味而备受国际食用菌市场推崇,具有极高的经济价值。在块菌属漫长的生活史中,菌丝的生长、菌根的形成、子囊果的产生和发育、特殊芳香化合物及活性物质的产生和积累均与其伴生微生物有着密切的关系。近年来,分子生物学技术的发展尤其是高通量测序技术的应用推动了对块菌属子囊果形成和发育机制的研究,为块菌生态学研究提供了有力的工具,使块菌伴生微生物相关研究取得重要突破。本文综述了近5年来国内外对块菌属生长发育过程中伴生细菌、真菌多样性及其生态功能的相关研究,并探讨了其中尚未清楚的问题及今后可能的研究方向,为块菌属生物学的研究及人工栽培奠定基础。     

食用菌与木霉菌互作机制研究进展

在食用菌生产中木霉菌不仅污染食用菌培养料,而且感染其菌丝体和子实体,常造成巨大的经济损失。本文综述了食用菌与木霉菌互作的形态学特征和生物化学基础,介绍了食用菌抗病性遗传及抗性机制研究现状,提出了未来宿主与病原菌互作机制研究的方向。     

食用菌表型组技术研究进展

食用菌已成为我国农业的第五大种植业,在“精准扶贫”战役中发挥了重要作用。然而,经过40年的快速发展,食用菌行业依然面临着众多问题亟待解决,尤其是在工厂化栽培生产中我们还严重依赖国外选育的菌种。随着基因测序和表型组等新技术的蓬勃发展,“数据驱动”的生物学研究取得了一系列突破性进展。这些新技术也为解决食用菌行业面临的问题带来了机遇。其中表型组研究通过光学设备和传感器将肉眼观察和手工测量的数据数字化,与基因组、代谢组等数据构成食用菌组学大数据,为食用菌分类、种质资源评价、育种、基因功能和栽培等研究提供了新思路。本文重点描述了食用菌表型性状,介绍了表型组技术在食用菌研究中的应用,同时回顾了植物表型组技术的进展和应用领域,并讨论了食用菌表型组研究的关键技术和面临的挑战。期望通过对食用菌基因组、表型组、代谢组等多组学技术的整合研究和大数据的积累,推动“数据驱动”的食用菌遗传育种和栽培生产。     

比较分析草菇与其他真菌直系同源基因的关系

担子菌类的食用菌种类多、价值高、产量大,然而其产业的升级发展需要对食用菌生长发育相关生物学问题进行深入解析。目前多种食用菌完成了全基因组测序,然而作为非模式种其与模式丝状真菌间的直系同源基因目前尚缺乏全基因组水平的系统研究,在一定程度上限制了其分子生物学研究的深入。本研究以草菇为参照物种,将其与几种食用菌和模式丝状真菌进行两两直系同源基因分析,并对多物种间不同类型的直系同源基因进行功能富集。结果显示：一对一直系同源基因较多富集于基因复制、转录、翻译、修饰、加工等保守的基本功能类别;非一对一直系同源基因多属于基因家族,且包含了65%的转录因子,功能上富集在碳水化合物、脂质、氨基酸、次生代谢物及外源物质的代谢通路。无直系同源基因则较多富集在与基因重组、修复、信号转导相关的功能类别、特导性转录因子以及未知的预测基因。结果为食用菌分子生物学的深入研究提供有价值的参考。     

广义金钱菌属真菌研究概况

广义金钱菌属分布广泛,物种多样性丰富,包括了许多具有食药用价值的种类,具有较高的经济、生态和科研价值,但我国对该类真菌的关注较少。本文回顾了金钱菌属的建立与发展历程,以及分子生物学研究方法应用于该类真菌后其系统学的变化过程;介绍了欧洲与北美地区对栎裸脚伞复合群物种的区分过程;总结了广义金钱菌属真菌在生物防治和药用功效及化学成分研究等方面的研究进展。同时,还发现了各地对广义金钱菌属真菌的分类学研究水平差异较大,各地区研究水平不均衡和分子系统学研究不完善等问题,所以我国亟需对该类真菌资源调查与挖掘,以期为后续研究提供参考依据。     

国内外菌物学研究热点和研究趋势分析——指导科研选题,助力科技创新

为了梳理和分析近些年国内外菌物学研究的整体状况、研究热点、发展脉络及研究趋势,本文分别以Web of Science核心数据集中20本菌物学SCI期刊的1 762篇文献、《菌物学报》近10年发表的1 347篇文章以及中国知网中2 128篇食用菌文献为研究对象,采用Citespace 5.0R7为数据分析工具,以关键词共现分析和文献共被引分析为主要研究方法,形成文献间引证与被引证的可视化知识网络。通过对可视化网络图谱的分析,揭示了近些年菌物学国内外的研究概况。分析结果表明,现今国际菌物学研究热点以医学真菌为主,并向生物合成、生物防治、内生真菌领域发展,国内菌物学研究以分类学、食用菌、内生真菌、次级代谢产物和漆酶为主要内容和研究热点。我们希望通过对菌物学文献的数据分析,帮助科学家及时掌握菌物学研究演变进程中具有重要作用的文献,捕捉研究热点,探测研究趋势,从而对学科研究动向做出合理判断,指导科学家未来科研选题。     

真菌系统学大趋势：越来越多的分类单元

分子生物学技术与真菌系统学的有机融合,为真菌分类和系统发育研究带来了革命性的变化。最近20年来,真菌学家们建立了大量的新目、新科、新属和新种,掀开了真菌多样性及其起源进化研究的新纪元,但很多重要的系统发育问题仍没有解决,特别是大量目间、科间的亲缘关系并不清楚。细分是真菌系统学的主流趋势,野生食用菌和毒蘑菇的分类也是如此,近年涌现了越来越多的新分类单元,如在2010-2019年的10年间,中国发表大型真菌（含地衣）新种1 240余个。本专刊收载的15篇论文是对我国野生食用菌和毒蘑菇研究工作的部分总结,对真菌资源利用、毒蘑菇中毒预防与治疗具有较重要的科学意义和应用价值。     

大把子杯桩菇：产自山西的一个新物种

基于多基因片段的系统发育分析显示,山西省吕梁山区俗称为大把子的一种传统野生食用蘑菇是隶属于假杯伞科Pseudoclitocybaceae杯桩菇属Clitopaxillus的一个分类学新物种,本研究将其定名为大把子杯桩菇C. dabazi。该种与分布于欧洲的C. alexandri和C. fibulatus形态特征相似并且有密切的亲缘关系。大把子杯桩菇的鉴别特征为菌盖半球形,菌盖边缘稍内卷,土黄褐色至灰白褐色,菌柄粗棒状,具蘑菇香味。大把子杯桩菇在秋季发生,在整个吕梁山脉均有分布,在中北部的管涔山、关帝山区域,主要生长于云杉Picea sp.、落叶松Larix sp.林内的草地上;而在南部的五鹿山一带,则发生于松Pinus sp.、栎Quercus spp.混交林内草地上。本文还提供了杯桩菇属已知3个物种的分种检索表。