不同培养条件和前体对蛹虫草液体发酵产虫草素的影响

蛹虫草能产生虫草素等多种活性物质。为考察不同液体发酵方式及添加前体物质对虫草素积累的影响,选用蛹虫草08Y1菌株,通过光照振荡、光照静置、黑暗振荡、黑暗静置四种培养条件和添加前体物质（腺嘌呤1g/L+甘氨酸16g/L）,发酵16d后检测虫草素和腺嘌呤含量。结果表明：08Y1菌株在黑暗振荡培养条件下,虫草素积累达1,015.0mg/L,腺嘌呤利用率达98.5%,说明黑暗振荡培养并添加前体物质是提高虫草素产量的有效方法。     

基因组DNA去甲基化法改良蛹虫草菌株高产虫草素及性状稳定性评价

基因组DNA去甲基化能够激活沉默基因,改变次级代谢产物谱,是一种全新的菌种改良途径。利用不同浓度的DNA甲基化酶抑制剂5-氮杂胞苷(5-aza C)处理蛹虫草菌株CM-L1,降低基因组DNA甲基化水平,高效液相色谱筛检得到改良株LB-C3和LD-A7,菌丝体中虫草素含量分别提升127%和144.3%。LD-A7不能形成子实体,推测与关键的DNA甲基化修饰作用被改变有关。经5次继代培养后,以虫草素含量为指标考察性状稳定性。随传代次数增加,基因组中甲基化的DNA含量增加,液体发酵菌丝体中的虫草素含量均显著降低,但是子实体中虫草素含量非常稳定,改良的菌株更适合栽培生产而非工业发酵。     

蛹虫草优良菌株的筛选

通过对5株蛹虫草的菌丝形态和生长速率、液体培养生物量和胞外多糖、人工栽培和子实体中活性物质虫草多糖和虫草素的对比研究,筛选出优良的蛹虫草菌株。试验结果表明：蛹虫草6号菌株的菌丝的生长速率比其他菌株快;液体培养生物量和胞外多糖含量明显高于其他菌株;人工栽培的蛹虫草子实体头部大,子囊壳丰富,颜色橘黄,出草整齐均匀,出草率高,子实体中虫草多糖和虫草素的含量均高于其他菌株,表明6号菌株具有较高的经济价值,是值得开发和推广的好品种。     

不同组织分离期对大圆头蛹虫草菌种性能的影响

为明确大圆头蛹虫草组织分离最佳分离时期,以大圆头蛹虫草优良母种为母本,采用组织分离法制备子代母种,以优良母种为对照,通过对不同组织分离期（35、40、45、50 d）子代母种平板培养、液体培养及栽培实验,考察不同组织分离期对子代母种培养性状及子实体形成能力的影响。结果表明,不同组织分离期大圆头蛹虫草子代母种培养性状存在较大的差异,其子实体形成能力与子代母种培养性状具有显著相关性,以组织分离期为40 d的子代母种性能表现最优,优良菌种筛选率最高（48%）,45 d次之（44%）,50 d最低（32%）。 明确大圆头蛹虫草优良菌种选育组织分离最佳时期为40 d,试验结果为大圆头蛹虫草优质菌种选育、复壮提供参考。     

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。     

虫草素高产菌株的筛选及不同添加物对虫草素产量的影响研究

通过对14株蛹拟青霉菌株进行摇瓶液体发酵培养试验,筛选虫草素产量最高的蛹虫草菌株,并确定了虫草素的最佳收获期;比较8种营养添加物对虫草发酵过程中虫草素积累的影响,筛选出最佳的营养添加物,以提高液体发酵生产虫草素的产量。结果表明：蛹虫草CM001号菌株的虫草素产量最高,蛹虫草菌在第10天细胞量达到最大值20.44mg/mL,虫草素含量在第13天达到最大值73.81mg/L,70%以上的虫草素分布在发酵液中。其中分别添加腺苷、腺嘌呤、丙氨酸、L-天冬氨酸、甘氨酸5种物质,对虫草素合成的促进作用均较明显,均能有效提高蛹虫草液体发酵虫草素的产量,特别是添加1g/L的腺嘌呤能使10号菌株的虫草素产量提高7.09倍。     

柞蚕蛹虫草继代培育其活性物质变化规律

柞蚕蛹虫草中含有虫草素、腺苷、多糖等多种活性成分,具有提高免疫力、抗疲劳、保护心脑血管、抗癌等方面的作用,是冬虫夏草的良好替代品。以柞蚕蛹虫草的继代培育为基础,分别检测蛹虫草菌在不同传代次数时柞蚕蛹虫草子实体生长状态、蛹虫草中腺苷、虫草素、虫草多糖含量及蛹虫草菌菌丝、分生孢子中活性氧的分布。第1代蛹虫草菌接种后柞蚕蛹出现腐烂现象;第2、3代培育的子实体生长量、腺苷及虫草素含量均较高;第4代子实体生长量、腺苷及虫草素含量均出现大幅下降的现象。柞蚕蛹虫草中虫草多糖含量在传代过程中也逐渐降低,但降低幅度较腺苷和虫草素缓慢。第2代培育的柞蚕蛹虫草子实体生长状态优于第3代,故第2代蛹虫草菌更适合应用于批量生产。蛹虫草菌退化后含有活性氧的分生孢子比例增大,这可能是发生退化的表象之一。     

蛹虫草菌生物合成虫草素的研究进展

蛹虫草Cordyceps militaris是我国传统的药用真菌,虫草素是蛹虫草的主要活性成分,具有抗癌、抗肿瘤、抗病毒等多种生理功能。蛹虫草菌液体发酵是最有希望实现高效生产虫草素的途径,但现阶段生产强度低,亟需应用发酵工程及代谢工程手段提高虫草素产量。文中对液体发酵体系中培养基组分(碳/氮源、前体物质、金属离子等)和培养条件(pH、溶氧量、光照等)对虫草素产量的影响进行了总结,并对虫草素的分离纯化、生物合成基因簇及合成代谢途径进行了阐述,最后探讨了实现虫草素高效生产的关键环节。     

蛹虫草蓝光诱导两步法发酵产类胡萝卜素

采用黑暗摇瓶发酵和蓝光照射静置培养的两步培养法,进行蛹虫草(Cordyceps militaris L.)液体发酵产类胡萝卜素的蓝光诱导。结果表明蛹虫草在2d的黑暗培养和5d的蓝光照射静置培养后,其类胡萝卜素的含量可达到最高值558.4μg/gFW。而以黑暗摇瓶培养2d后,进行不同时间的蓝光照射静置培养。结果表明,蓝光照射最初2d,蛹虫草类胡萝卜素含量变化不明显,随后快速增加,并在第5天达到最大值558.4μg/gFW,随后类胡萝卜素的含量并无明显变化。通过研究解决了蛹虫草液体发酵产类胡萝卜素的培养过程中蓝光的给光问题。     

液体培养蛹虫草虫草素和腺苷的代谢量

为提高虫草素和腺苷的代谢量,用高效液相色谱法作检测手段,以二者含量为检测指标,对液体培养的氮源种类、氮源水平、碳源水平、动态变化、培养体系的虫草素及腺苷含量和总量进行研究,结果表明:不仅蚕蛹粉,豆粕和豆粉也是很好的氮源;培养液以3%氮源、4%碳源为佳;振荡培养8d,培养液中虫草素总量是菌丝体中虫草素总量的6倍多;振荡培养7~9d,可使每瓶培养物的虫草素和腺苷总量达到10mg以上。     

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。     

人工栽培蛹虫草的病原真菌

蛹虫草规模化栽培过程中,真菌病害普遍发生且危害严重。本研究对人工栽培蛹虫草中真菌病害进行调研,对病原真菌进行分离、纯化、鉴定及致病性检验,并分析病害发生的特点。结果发现引起蛹虫草病害的病原真菌主要有虫草生齿梗孢、产扁虫菌素单端孢、镰刀菌、裂褶菌、哈茨木霉、淡紫拟青霉、稻绿核菌、粉红枝穗霉、卵孢单端孢、扩展青霉、黄曲霉和黑曲霉。其中虫草生齿梗孢为引起蛹虫草侵染性病害的主要病原真菌。虫草生齿梗孢、产扁虫菌素单端孢、镰刀菌、裂褶菌和哈茨木霉主要为害蛹虫草子实体;淡紫拟青霉、稻绿核菌、粉红枝穗霉、卵孢单端孢、扩展青霉、黄曲霉和黑曲霉主要为害栽培料与蛹虫草菌丝体。镰刀菌、裂褶菌、哈茨木霉、淡紫拟青霉、稻绿核菌和粉红枝穗霉为引起蛹虫草病害的首次报道。本研究为蛹虫草病害防控奠定基础,以促进产业健康发展。     

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。     

铬离子对蛹虫草子实体生物量及化学成分的影响

蛹虫草是一种具有多种生物功能的药用真菌,近年来在金属离子富集方面受到学者的广泛关注,但对蛹虫草富集Cr³⁺的能力及其相应的生理反应尚无文献报道。为此,本研究利用含有不同Cr³⁺浓度的燕麦培养基培养蛹虫草子实体,分别对蛹虫草子实体生物量及子实体中虫草素、腺苷、虫草酸、麦角甾醇、铬离子含量等指标进行了测定。结果表明,除麦角甾醇随着培养基中Cr³⁺浓度的增加而降低之外,其余指标均呈现先增加后降低的变化趋势。700 mg/L Cr³⁺处理时,子实体干、鲜重和铬离子含量达到最大值,分别比对照组增加36.85%、35.53%和202.12%;当Cr³⁺达1 500 mg/L时,虫草素和腺苷含量达到最大值,分别比对照组高94.61%和530.29%;虫草酸含量和多糖含量分别在1 100 mg/L和1 200 mg/L Cr³⁺处理时达到最大值,分别比对照组高123.62%和21.39%。本研究首次探讨了蛹虫草子实体富集Cr³⁺的能力以及Cr³⁺处理下的子实体生物量和部分次生代谢产物含量的变化规律,为进一步研究蛹虫草富集铬离子机制提供了理论依据,为富铬蛹虫草功能性食品的研发奠定了基础。     

虫草素产量不同的蛹虫草菌株代谢组差异

为探究虫草素高产和低产的两株蛹虫草菌代谢差异及其与虫草素代谢的关联性,本研究采用UPLC-QTOF-MS广泛靶向代谢组学技术和多元统计分析方法,结合相同蛹虫草菌不同发酵时间的菌丝体差异代谢物相对含量的变化情况,比较了两株蛹虫草菌相同发酵时间的菌丝体代谢差异。结果表明：蛹虫草CICC 14014菌株发酵第20和10天的菌粉（H20和H10）及其发酵液的虫草素含量都显著高于蛹虫草CGMCC 3.4655菌株（其菌粉为L20和L10）（P<0.01）。主成分模型显示H10、L10、H20和L20间分散明显;通过正交偏最小二乘法分析,以t检验P<0.05并且VIP>1为标准,从H10 vs L10和H20 vs L20分别识别出190和158种差异代谢物,其中具有生物活性的亚精胺为首次在蛹虫草菌中被检出;以P<0.01为标准,从H10 vs L10、H20 vs L20中筛选出2条显著富集的通路,分别为烟酸-烟酰胺和精氨酸-脯氨酸代谢通路。对H10 vs L10和H20 vs L20进行代谢调控网络分析,获得7条显著互作的通路,相同的互作通路为碱基切除修复。代谢网络分析结果表明抑制三羧酸循环、核黄素代谢、赖氨酸降解、鞘脂类代谢通路以及促进碱基切除修复、β-丙氨酸代谢、精氨酸-脯氨酸代谢、脂质代谢、嘌呤代谢通路有利于虫草素的生成;虫草素高产蛹虫草菌甘油三酯代谢和合成腺苷的能力高于虫草素低产蛹虫草菌;在嘌呤代谢途径中,腺嘌呤通过黄嘌呤代谢反馈促进虫草素的生物合成。本研究为蛹虫草菌生物活性成分的挖掘提供理论基础,为深入解析蛹虫草菌虫草素的代谢机制提供参考。     

Cmku70基因敲除对蛹虫草生长发育的影响

ku70和ku80是非同源末端连接修复通路的关键基因,在一些丝状真菌中其基因敲除株可作为底盘菌株,提高同源重组效率和基因敲除效率。本研究从蛹虫草基因组中鉴定得到Cmku70及Cmku80基因,分别编码分子量为71.50kDa和80.96kDa的蛋白,均含有Ku core结构域,预测均定位于细胞核。系统进化分析表明Ku70和Ku80蛋白在真菌中广泛存在,且具有保守性。通过农杆菌介导的同源重组法敲除Cmku70,发现不影响蛹虫草菌丝生长、见光转色、分生孢子形成及形态等无性生长过程,但敲除后不能形成子实体,因此Cmku70敲除株不宜用作蛹虫草生长发育相关基因高效敲除的底盘菌株。     

忍冬桑黄和蛹虫草共发酵联产真菌多糖初步研究

忍冬桑黄和蛹虫草两种药用真菌均可产活性多糖,共发酵模式是产生新化合物或提高化合物含量或药效的潜在方式。本研究尝试用忍冬桑黄和蛹虫草共发酵联产真菌多糖,并对其共发酵所得的菌丝体多糖开展抗氧化活性试验。结果表明,当忍冬桑黄和蛹虫草预先分别发酵3d和1d后再同时接种共发酵,两菌可以较好地进行共生长,菌体总量和总多糖得率显著高于两菌单独进行发酵时的相应量。进一步对适宜两菌共发酵的培养基进行了优化,获得适宜两菌共发酵高产多糖的培养基组成为：可溶性淀粉30g/L、牛肉粉12g/L、磷酸氢二钾和硫酸镁各1.5g/L。共发酵菌丝体中多糖和黄酮含量均高于两菌单个菌体中的相应含量,但三萜含量和桑黄菌体中的三萜含量没有显著差异。抗氧化活性试验表明,共发酵菌体多糖、忍冬桑黄菌体多糖和蛹虫草菌体多糖对DPPH·自由基、羟基自由基、超氧阴离子自由基均具有清除作用,其中共发酵菌体多糖对3种自由基的清除作用显著强于两菌单个菌体多糖的清除效果。本研究表明忍冬桑黄和蛹虫草共发酵联产真菌多糖具有可行性。     

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。