金针菇品系间酯酶同工酶标记筛选研究

采用聚丙烯酰胺凝胶垂直板状电泳,研究了不同生长发育期,不同组织对金针菇酯酶同工酶电泳表型的影响,筛选出不受生长发育期及常规培养条件等影响的酯酶标记区带。标记区带分所有品系的出现的基本带和部分品系出现的识别带。酯酶同工酶标记区带电泳表型显示出多态性。     

金针菇栽培基质组分的降解及相关酶活的变化

研究了金针菇三明1号、16号、杂交19号在棉籽壳-麦麸基质上生长期间基质中主要化学组分及相关酶活的变化,以及低温刺激对子实体形成生长阶段胞外酶活性、菇的发生及菇外观的影响。结果表明：三明1号具有微弱的降解木质素的能力;基质组分降解速率的变化与胞外酶活性具有一定的对应关系：菇外观的优劣在一定程度上与菇蕾发生后菌的代谢活动能力的强弱有关;低温刺激增加了三明1号菇曹发生后胞外酶活性、使之表现出良好的诺外观,而对杂交19号的菇外观无明显影响。     

金针菇分子生物学和功能基因研究进展

金针菇是重要的食药用菌,具有很高的经济价值。随着金针菇全基因组序列的公布、多组学分析、转基因技术、基因编辑技术的发展,越来越多的研究者开始关注金针菇重要性状(如生长速度、菌柄长度、生物活性物质含量等)相关的分子调控机制以及关键基因的发掘。本文综述了分子生物学技术在金针菇研究中的应用并分析了不同技术的利弊;同时,系统介绍了金针菇菌丝和子实体生长发育、温度应答、生物活性物质代谢、蓝光响应等重要生物学过程中调控基因的最新研究进展,并对未来金针菇分子生物学研究的方向进行了展望,旨在为我国金针菇产业的发展提供有价值的参考。     

金针菇成熟期和伸长期菌盖的转录组与蛋白组比较分析

菌盖是大型真菌的重要组成部分,也是其产生有性孢子的部位,但是其发育机制仍不明确。本研究以金针菇Flammulina filiformis为材料,采用转录组和蛋白组联合分析的方法,比较分析了金针菇成熟期和伸长期菌盖的差异基因与蛋白,并对其进行GO (gene ontology)功能聚类分析、KEGG (Kyoto encyclopedia of genes and genomes)富集分析和蛋白互作网络分析。本研究筛选到差异表达基因有1 391个,差异表达蛋白147个,均以上调表达为主。GO功能聚类分析结果表明,催化活性(catalytic activity)条目富集基因最多,其次是细胞组分(cell part)、细胞过程(cellular process)和细胞器(organelle)。KEGG富集分析结果表明,差异表达基因和蛋白主要富集在碳水化合物代谢通路(carbohydrate metabolism)和氨基酸代谢通路(amino acid metabolism)等。本研究选取了9个关键的差异表达基因,使用实时荧光定量PCR (real-time quantitative PCR,RT-qPCR)对其表达量进行了验证。RT-qPCR验证结果与转录组测序结果相一致。蛋白互作网络分析表明,水解酶类、结构域类和转录调节类蛋白为互作网络的主要结点。本研究联合转录组、蛋白组测序数据,通过分析差异基因与蛋白,为深入了解金针菇菌盖发育机制提供数据参考。     

Fruit-body production of test cultures ofFlammulina velutipes preserved for seven years by freezing at three different temperatures

Two strains ofFlammulina velutipes were cultured on PDA plates, and mycelial disks punched out using a cork borer were used for preservation. Five disks of a strain were put into a vial containing one of three cryoprotectants, 10% glycerol, 5% DMSO or 10% polyethylene glycol. Vials were then stored for 7 yr at −20°C, −85°C or liquid nitrogen temperature. The mycelial growth on PDA plates of the cryopreserved mycelial disks, as well as the usual subcultures, were tested two times. After the second test, spawns were prepared for fruit-body production tests by bottle cultivation from selected plates of the second growth tests. The yields of fruit-bodies varied among the cultures derived from the mycelial disks of the same strain preserved under different conditions. Variation in yields was observed even among the mycelial disks preserved at liquid nitrogen temperature, although the range of yield variation was narrower. The yield variation was obvious for the cultures which showed large retardation in the growth test. Four mycelial disks out of the six preserved at −20°C showed higher yields than those preserved at other temperatures. Among the cultures derived from strain FMC224, the control cultures preserved by subculture showed the lowest yield.     

Polyol metabolism in the mycelium and fruit-bodies during development ofFlammulina velutipes

Changes of polyol contents in the mycelium and fruit-bodies ofFlammulina velutipes were measured. The results suggested that arabinitol is accumulated in the fruit-bodies as the end-product after its translocation from the mycelium, while mannitol in the fruit-bodies is converted into fructose by the action of mannitol dehydrogenase (MDH). The development of fruit-bodies was promoted by feeding of mannitol to the mycelial colony. A¹⁴C tracer experiment indicated that half of mannitol translocated from mycelium to fruit-bodies was utilized for fruit-body development. NAD-linked MDH andd-arabinitol dehydroganase (D-ADH) were detected in both mycelium and fruit-bodies. The activities of MDH and ADH in the mycelium reached their maximum levels in the inital stage of fruit-body development and decreased thereafter. In contrast, the activity of MDH in the fruit-bodies showed a peak in the middle stage of development. The activity of ADH in the fruit-bodies was less than half of that of MDH. MDH showed a lower Km value for mannitol (1.3 ×10⁻³M) than for fructose (6.0×10⁻² M). The Km value of ADH for arabinitol was extremely high (1.3×10⁻¹M).     

不同配方工厂化栽培金针菇研究

以蔗渣配方工厂化栽培金针菇为对照,比较不同配方对菌丝长势、生长周期、袋单产及产品质量的影响。结果表明:菌草(本试验用五节芒,在配方中分别占15.0%、22.5%、45.0%,即用五节芒分别代替30%、50%、100%的蔗渣)配方在菌丝长势、生长周期、袋单产及产品质量上与对照差异不显著;木屑配方菌丝长势比对照差,生长周期比对照长5～11d,每袋产量比对照低20～72g,A级品比对照少4%～13%,与对照差异显著;表明用菌草替代蔗渣工厂化栽培金针菇是可行的。利用菌草工厂化栽培金针茹每袋可节约成本0.1元,可获得良好的经济效益。     

基于重测序信息的金针菇菌株资源遗传多样性及群体结构分析

通过对来自国内外的28份金针菇菌株资源的重测序共计检测到SNP位点1 241 583个,InDel位点623 670个。通过筛选分型,1 474个高质量SNP标记（多态信息含量指数PIC介于0.101-0.966之间）被用于金针菇资源群体多样性和结构分析。经计算,菌株间遗传距离在0.057-0.631之间。UPGMA进化树拓扑结构显示栽培菌株是其与野生菌株混合分支的一个亚支,自然栽培和工厂化栽培菌株可各自聚成一支,符合金针菇育种历史。群体结构结果显示金针菇种质资源包含5个亚群。主成分分析显示菌株在二主分之间的位置及互相间距离基本符合进化树分类、群体结构和遗传距离。本研究为金针菇分子标记和基因型的确定提供序列基础,也为后续资源保护利用、重要农艺性状的基因定位和基于分子标记的聚合育种提供理论依据。     

实时定量PCR评估金针菇的内参基因稳定性

金针菇在中国和日本是最受人喜爱的食用菌之一,在重要栽培食用菌中产销量排名第四。近年来,已在活性物质、分子标记及基因鉴定方面开展了大量工作,但未见有金针菇内参基因稳定性研究的报道,导致金针菇基因表达研究无内源参考基因稳定性数据作为参考。本研究采用geNorm、NormFinder、BestKeeper和RefFinder 4种软件评估18S核糖体RNA（18S）、28S核糖体RNA（28S）、60S核糖体蛋白L18（Rpl18）、肌动蛋白1（Act1）、3-磷酸甘油醛脱氢酶（Gapdh）、翻译延伸因子EF1-alpha（Ef1A）、DNA指导的RNA聚合酶亚基2（Rpb2）、细胞色素C氧化酶亚基1（Cox1）及细胞色素b（CytB）等9个内参基因的稳定性。综合分析结果显示,单个基因中Act1基因最稳定,CytB表达稳定性最差,但单个候选内参基因的稳定性不能够满足定量PCR实验要求;根据geNorm软件分析结果,CytB和Rpb2是金针菇定量PCR的稳定内参基因组合。本研究首次评估了金针菇的内参基因稳定性,将为后续的基因表达研究提供参考。     

基于图像识别技术的金针菇表型高通量采集与分析

金针菇Flammulina filiformis作为国内产销量大、工厂化生产程度高的食用菌种类之一,其育种工作因表型信息采集效率低下而受到限制。本研究以金针菇子实体可见光图像为信息来源,基于育种工作对表型信息的需求,利用图像识别技术和深度学习模型,提出了金针菇高通量表型信息采集分析方法,并开发了相应分析系统软件。利用该套方法结合金针菇子实体的可见光扫描图像,可以自动化大批量计算金针菇子实体的菌盖形状、面积、着生位置、颜色和菌柄长度、宽度、颜色等表型信息。本研究提出的金针菇表型采集与分析方法操作便捷,能大幅减少观测误差,提高表型信息可靠性,提升育种工作效率,可一定程度上应用于其他外形相近的食用菌或作物育种工作;同时获得的数据有助于金针菇表型信息的定量化分析和标准化表型数据集的建立。