天麻栽培用蜜环菌的遗传多样性、生长和水解酶

蜜环菌Armillaria是一种广泛分布的担子菌,是栽培中药天麻所必须的共生菌。为揭示我国天麻栽培用和鄂西地区部分野生蜜环菌资源的遗传多样性和生物学特性,本文收集了9个省市EF-1-α的19个蜜环菌商品菌株和鄂西地区20株野生蜜环菌菌株,以IGS、ITS和elongation factor-1-alpha（EF-1-α）为分子标记对这些菌株进行系统发育与遗传多样性分析,并对影响与天麻共生的生物学特性（菌索发育和胞外水解酶活性）进行对比研究。结果表明,这19株蜜环菌商品菌株分别归属于2个clade。其中,有18个菌株聚在cladeⅢ,说明不同来源的蜜环菌商品菌株之间系统发育关系很近;通过对蜜环菌的系统发育、菌索生长以及胞外水解酶活性的研究,总体上商品种优于鄂西的野生蜜环菌生物种。从鄂西野生蜜环菌中筛选出4个具有潜在栽培价值的菌株。本研究为天麻栽培生产中蜜环菌菌种的选择提供参考。     

蜜环菌糖苷水解酶家族基因在菌索与菌丝间的差异表达分析

蜜环菌是一种兼性腐生和寄生的真菌,通过降解伴栽基质并为药用植物（天麻）或菌物（猪苓）提供营养物质,而糖苷水解酶是这一过程的主要酶类。本研究从蜜环菌Armillaria mellea541菌株转录数据库中共获得糖苷水解酶家族基因170个,分布于39个亚家族。进一步分析发现,这些家族基因编码的糖苷水解酶家族蛋白（glycoside hydrolase family,GHF）结构域多达48种181个,以Aamy、Glyco_hydro、Melibiase_C、NodB homology和PA14等结构域为主。对糖苷水解酶家族蛋白进行了系统的Gene Ontology （GO）功能注释和Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes（KEGG）代谢通路分析,其功能以结合、水解和催化细胞壁成分为主。编码GHF3（A0A2H3D3T6）、GHF78（A0A2H3D8T6）、GHF51（A0A2H3E4X4）、GHF47（A0A2H3EK71）和GHF5（A0A2H3EBW7）等5个糖苷水解酶家族蛋白的基因在A. mellea541菌索与菌丝间差异表达,其结构域依次为PA14、Bac_rhamnosid6H/C、Alpha-L-AF_C、Glyco_hydro_47和Glyco_hydro_5,可能发挥结合碳水化合物和催化鼠李糖苷、阿拉伯呋喃糖苷、甘露糖残基和纤维素等水解的功能,这为研究蜜环菌与天麻或猪苓的相互作用提供了理论依据。     

蜜环菌菌种分离新法——天麻组织分离法*

报道了一蜜环菌菌种分离方法——天麻组织分离法,并对此法与常用分离法——菌索分离法进行比较试验。结果发现,天麻组织分离法分离成功率高(78％),远高于常用的菌索分离法(16％),且前者操作简便、难度低,所得菌种生活活力、生长形态均优于后法。     

蜜环菌菌索生物学特性的研究

为提高榛蘑人工栽培中出菇的稳定性,对蜜环菌菌索的生物学特性进行了研究,通过在不同生长时间、环境温度、培养基质的条件下对蜜环菌菌索进行培养。试验发现,菌索会由具有活性的黄色菌索逐渐角质化变成黑色丝状菌索,为保持蜜环菌菌索的活性状态,最佳培养条件:培养时间应控制在15²3 d,最佳培养温度为恒温25℃,最佳培养基配方为PDA+麦麸+锯末。     

琼脂固体培养基培养蜜环菌菌索总DNA的提取

野外采集的蜜环菌[Armillaria mellea(Vahl.ex Fr.)Quel]在提取DNA前需要分离获得纯化的菌丝体。常规液体培养获得菌丝团的方法感杂率较高,采集固体培养基表面cellophane膜上形成的菌丝则难以获得足量的DNA提取材料。蜜环菌细胞内含有大量多醣类物质,也使得蜜环菌高质量DNA的提取存在一定的困难。本研究通过改进试验,提供一个直接从琼脂固体培养基培养的蜜环菌菌索中提取高质量DNA的方法。其中样品的预先冻融处理方法可以促使蜜环菌菌索与琼脂分离;而在裂解提取缓冲液裂解材料细胞后加入1.25 mol/L KAc溶液,则有利于除去蜜环菌细胞内的多醣类物质以及残留的少量琼脂。通过琼脂糖电泳、紫外分光光度计对DNA浓度及OD值的测定、ISSR引物的PCR扩增以及酶切产物的PCR扩增等方法的检测,结果均表明该方法提取的DNA质量较好,符合进一步进行分子生物学研究的要求。     

蜜环菌菌索形成及分支过程中钙离子流的非损伤微测

为研究蜜环菌Armillaria mellea菌索形成及分支与钙离子的关系,以菌株Armillaria mellea 541为试验材料,采用离子非损伤微测技术,对在马铃薯琼脂糖培养基(PDA)、含0.2 g/L CaCl_2的PDA和NADPH氧化酶抑制剂200μmol/L氯化二亚苯基碘鎓(Diphenyleneiodonium chloride,DPI) PDA上培养的蜜环菌菌丝及菌索顶点、菌索分支点和成熟菌索与微环境间钙离子流进行测试。结果表明:菌株A. mellea 541菌丝和菌索的生长及菌索分支均与钙离子相关。添加0.02%CaCl_2或200μmol/L DPI后,菌丝及菌索生长速度均加快,菌丝及菌索顶端钙离子内流; 0.2 g/L CaCl_2能够促进菌株A. mellea 541菌索的形成和侧向分支,菌索数量和分支数量均显著增加,成熟菌索及菌索分支处均外排钙离子; 200μmol/L DPI则抑制菌索形成及侧向分支过程。推测钙离子与活性氧可能协同调节菌索分支。试验结果为深入揭示蜜环菌菌索形成及分支的机制提供了数据支持和研究方向。     

野生和人工培养的蜜环菌菌索营养成分比较

对野生和人工培养的蜜环菌菌索主要营养成分及氨基酸含量进行了测定和比较。结果表明：人工培养的蜜环菌菌索蛋白质、脂肪、多糖含量均高于野生菌索,二者的氨基酸组成相似,但人工培养的菌索氨基酸总量高于野生菌索。     

我国东北及山东部分地区野生蛹虫草资源采集及观察

蛹虫草是一种重要的食药用真菌,其子座可规模化栽培。然而,栽培中菌种极易退化,成为限制其发展的重要因素,野生种质资源为蛹虫草栽培生产菌株的重要来源。本研究对东北和山东部分地区蛹虫草资源进行了持续调查,对其生态分布和宏观、微观形态等进行了系统研究。从5个地点共采集野生蛹虫草标本414份,寄主绝大多数为鳞翅目昆虫的蛹,少数为鳞翅目昆虫的幼虫和茧。野生蛹虫草子座单生或2-25根,长1-17 cm,棒状、扁平状或不规则畸形,扁平状子座常具纵沟,部分可分支;子座可从寄主头、胸和腹部各部位长出,其中以头部为主。子座地上部分长1-6 cm,颜色呈深橙黄色。可育部位长0.5-4 cm,宽1.2-6 mm,大多数与不育柄部分界明显;地下部分0.5-11 cm,其长度与腐殖质厚度相关。首次明确观察到蛹虫草菌索,菌索连接蛹体和子座,或单从子座、蛹体上长出,但不是所有野生蛹虫草都有菌索。蛹虫草菌索与子座内部的疏丝组织菌丝形态各异,菌索菌丝中间膨大。人工栽培与野外采集的子座宏观形态差异明显,但子囊和子囊孢子形态无明显差异。通过野外采集和调研,获得了大量的野生蛹虫草种质资源,为解决蛹虫草种业问题奠定基础。     

蜜环菌对锌的耐性和富集特性

研究了锌对蜜环菌Armillaria mellea生长的影响,蜜环菌对于锌的耐性和富集特性,以及锌胁迫下蜜环菌的抗氧化酶的变化情况。结果表明,锌浓度45mg/L下对于蜜环菌菌体的生长有显著促进作用（p＜0.05）,锌浓度90mg/L以上时,蜜环菌菌体的生长受到抑制（p＜0.05）。蜜环菌的子实体萌发和子实体生物量在锌的浓度为45mg/L以下时与对照组无显著性差异（p＞0.05）,锌的浓度超过90mg/L后子实体不能萌发。培养基锌含量在270mg/L以下时,皮壳状菌丝中锌的含量随培养基中锌浓度的增大而增大。培养基锌含量在135mg /L以下时,菌索中锌的含量随培养基中锌浓度的增大而增大。随着培养基中锌浓度的提高,菌丝和菌索POD、CAT、SOD活性都有增加,PPO的活性则是先升高后降低,而且菌丝与菌索之间抗氧化酶活力有显著差异（p＜0.05）。