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。     

蓝光和蛋白酶体抑制剂MG132对蛹虫草形态的影响

蓝光是影响生物生长发育过程的重要因素,同时生物个体的生长发育过程中不断有蛋白质的泛素化降解。采用蓝光和蛋白酶体抑制剂MG132处理蛹虫草菌,观察蛹虫草菌落、菌丝体和子实体形态的变化。研究结果表明,黑暗条件下正常生长的菌落边缘圆滑一致,菌落之间融合无边界;MG132处理后,菌落之间出现明显的界限,边缘菌丝稀疏。蓝光条件下无MG132处理时,菌落较为单薄,转色明显;MG132处理时,菌落中间橙色,边缘颜色变淡。扫描电镜观察,黑暗条件下无MG132处理的菌丝自然弯曲,菌丝表面较为光滑,菌丝粗细差别不大且分枝较少,分生孢子表面较光滑。黑暗条件下MG132处理菌丝体,菌丝较直且分枝较多,菌丝容易断裂,分生孢子表面仍较光滑。蓝光条件下菌丝体弯曲减少,菌丝表面较为粗糙,单条菌丝常出现部分区段膨大呈不规则状,菌丝粗细差异较大,菌丝断裂较多;分生孢子呈扁平的椭圆状,表面有纹理,且粗糙。蓝光条件下MG132处理的菌丝体,菌丝较直,表面粗糙,菌丝整体变得更细,菌丝断裂较多;分生孢子呈不规则形状,表面纹理更深,粗糙有褶皱。此外,MG132可导致蛹虫草子实体畸形生长。结果表明,蓝光和MG132均可以影响蛹虫草的形态变化。     

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。     

矿质元素对北虫草继代培养不同菌落子实体产量及菌丝生长速度的影响

主要研究矿质元素对北虫草继代培养中形成的不同类型菌落子实体产量及菌丝生长速度的影响, 旨在探讨矿质元素与子实体产量以及菌丝生长速度的关系。采用正交试验, 将北虫草优良菌株L20在不同矿质元素培养基上进行12次继代培养。结果表明菌株L20在不同培养基中继代培养后形成7种菌落类型, 有子实体形成能力的菌落为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ型, 其中Ⅰ型菌落产量最高、Ⅲ型中等、Ⅱ型最低, Ⅴ型形成的子实体均为畸形; Ⅳ、Ⅵ、Ⅶ型无子实体形成能力。菌丝生长速度依次为Ⅴ型 > Ⅳ型 > Ⅶ型 > Ⅵ型 > Ⅲ型 > Ⅱ型 >Ⅰ型, 高产型菌落生长速度最慢, 而低产型菌落菌丝徒长, 表明菌落生长速度与子实体产量成负相关。优型菌落——Ⅰ型菌落子实体高产及高产保持代数最多的矿质元素配方为K3Mg2Ca4Mn3Zn2, 其中Mn和K促进子实体高产, K、Mg、Ca有利于高产保持多代。抑制Ⅰ型菌落菌丝徒长的最佳配方为K3Mg2Ca2Mn3Zn2, 其中Mn对其抑制作用最为显著。     

蛹虫草表型多态性对子实体产生及虫草菌素的影响

为选育高产子实体和虫草菌素的蛹虫草菌株,从野生蛹虫草中分离单孢子并进行分型,之后进行产子实体实验;同时对蛹虫草子实体进行了产孢结构的观察,并用高效液相色谱仪检测了子实体和培养基中的虫草菌素。结果表明,菌落背面颜色为橙铬色的菌株容易产生子实体;出发(原代)菌株所产子实体在形态上更接近野生蛹虫草,而角变株的子实体畸形;出发菌株产子实体能力要比该菌株未发生角变部分分离株和角变部分分离株都强。在虫草菌素的产量上也以出发菌株为高,表明表型多态性对蛹虫草产子实体和虫草菌素有很大的影响。这对于优势菌种的筛选和生产实践有借鉴意义。     

野生蛹虫草菌株培养特性及子实体多糖含量比较分析

蛹虫草(Cordyceps militaris)是一种药食两用真菌,为获得高产优质的菌种资源,以采集分离的5株蛹虫草野生菌株(XY002、XY008、XY011、XY029、XY032)为研究对象,通过对5株菌株的分子鉴定、交配型基因分子检测、培养特性及子实体多糖含量测定,确定5株菌株皆为蛹虫草菌株,除XY008只含有MAT1-1-1交配型基因外,其他菌株都含有两种交配型基因MAT1-1-1和MAT1-2-1,5株菌株在菌丝生长速度、分生孢子数量、子实体形态、产量及子实体多糖含量均存在较大差异。综合培养特性及多糖含量分析的结果表明,菌株XY011子实体产量较高达29.60 g/瓶,多糖含量最高达100.79 mg/g,子实体长度最长达11.41 cm,而且子实体粗壮,发育周期短,确定为优势菌株,具有较好的开发价值。     

蛹虫草线粒体基因型快速检测体系的构建及线粒体遗传稳定性的初步研究

本研究的目的是建立一种快速确定蛹虫草菌株线粒体基因型的技术体系,并探讨蛹虫草连续传代培养后线粒体的遗传稳定性。从已知线粒体基因组的蛹虫草菌株中扩增线粒体内含子位点,将扩增产物混合并制作出两套DNA分子量标准,即在8个内含子位点分别具有内含子的8条扩增条带组成的M-I和在6个内含子位点分别缺失内含子的6条扩增条带组成的M-II。从待检测的蛹虫草菌株（包括3个已知和2个未知线粒体基因组的菌株）中扩增同样的（假定）内含子位点,然后通过琼脂糖凝胶电泳分别与制备好的两个DNA分子量标准进行比较,能够准确判断蛹虫草菌株的线粒体内含子分布模式,从而验证了所构建的线粒体基因型快速检测体系的有效性。选择10个蛹虫草组织分离菌株和8个单分生孢子菌株连续转接培养15代,没有发现线粒体内含子分布模式发生改变。本研究成功构建了快速检测蛹虫草线粒体基因型的技术体系,并发现蛹虫草线粒体具有很高的遗传稳定性,为开展蛹虫草线粒体遗传规律的研究奠定了基础。     

不同北虫草菌种的收集与分离

北虫草高产菌株的筛选非常重要,优质的北虫草菌株在PDA培养基培养初期菌丝为白色,粗壮浓密,边缘整齐,匍匐状紧贴培养基生长,培养后期或者见光后,分泌黄色色素,菌落呈浅黄色到橘黄色。     

蛹虫草退化菌株的特征研究

蛹虫草作为虫草资源和健康食品之一业已产业化人工栽培。但是,蛹虫草菌种在继代培养过程中的频繁退化不仅导致其产量的急剧下降,而且成为影响行业发展的核心技术问题。作者研究了蛹虫草退化菌株与正常菌株在交配型、dsRNA感染、色度和脱氢酶活性的特征差异性。结果表明,退化菌株的脱氢酶活性和在色度培养基中的脱色能力都明显弱于正常菌株;而在交配型和dsRNA感染方面,两者未表现出差异。这一结果为蛹虫草人工栽培过程中退化菌种的早期检测提供了快速的方法。     

冬虫夏草不同部位来源的菌株及多次传代固体发酵特性

从西藏新鲜冬虫夏草不同部位分离菌株,并进行固体培养,比较菌丝生长、分生孢子产生情况及不同传代次数菌株的固体培养特性,以获得产生分生孢子数量最多的菌株用于蝙蝠蛾幼虫的侵染。结果表明：单子囊孢子、双子囊孢子和多子囊孢子菌株在斜面上出草能力较好,固体发酵时菌丝生长旺盛,分生孢子产生较多,显著高于组织分离菌株;组织分离菌株中,子座来源的菌株在谷壳和泥炭土培养基中,其产孢能力高于虫体来源的菌株;多次传代（5次传代）菌株在固体斜面上有较明显的退化现象,但在液体及固体发酵方面有着较好的生长以及分生孢子产量。     

优良性状蚕蛹虫草的筛选及高产虫草素液态发酵条件优化

蛹虫草是重要的食药用真菌,虫草素为其主要活性成分,在抗肿瘤、抗菌、降血糖等方面具有较为突出的功效。蛹虫草菌株间的形态及环境条件差异,对菌株次级代谢产物虫草素产生影响显著。本研究对不同来源的6株蛹虫草菌株（YCC-B、YCC-C、YCC-H、YCC-W、YCC-Y、CGMCC 3.4655）,从蚕蛹体培养子实体性状,液体发酵条件（培养天数、培养方式、外源金属离子等）和传代稳定性等方面筛选优良性状菌株,提高其发酵合成虫草素的能力及稳定性。结果表明,蛹虫草菌株YCC-W在蚕蛹子实体出草及菌体液体发酵产虫草素上综合表现优良,传代稳定;液体发酵培养基中添加外源金属离子Mn²⁺作为酶的辅基,可以促进虫草素合成;采用振荡-静置相结合的混合发酵培养方式,可以避免单纯振荡培养溶氧量大、菌丝体生长旺盛,而虫草素产生不佳的问题。先振荡培养3d后静置培养至25d时,菌株YCC-W合成虫草素含量最高,可达(874.13±24.25)μg/mL,且稳定性良好。为进一步开发菌种及扩大规模生产提供参考。     

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。     

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。     

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。     

蛹虫草光受体研究进展

光调控真菌的生长发育和代谢产物合成,是大多数食用菌子实体分化必不可少的环境因子。蛹虫草是一种具有重要药用价值的食用真菌,光因素对蛹虫草的分生孢子数量、生长速率、子实体发育、昼夜节律以及次级代谢产物虫草素和类胡萝卜素的合成均有较大的影响。目前,基于蛹虫草全基因组的解析和遗传操作系统的建立,已鉴定出7种光受体,white collar-1（WC-1）、WC-2、Drosophila-Arabidopsis- Synechocystis-human type cryptochromes（CRY-DASH）、CRY-2、环丁烷嘧啶二聚体光裂合酶（cyclobutane pyrimidine dimer,CPD）、VIVID（VVD）和光敏色素（phytochrome,PHY）。本文较系统地总结了上述光受体的蛋白结构特征,全面阐述了光受体介导光信号调控蛹虫草菌丝生长、子实体发育及次级代谢产物合成等方面的分子机制,并对后续研究进行了展望,为深入研究蛹虫草光受体的具体功能和相关机制提供参考。     

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。     

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。     

不同来源的蛹虫草子实体活性成分的比较

通过比较不同来源的蛹虫草子实体的活性成分以探讨蛹虫草品质的差异。对17个蛹虫草菌株栽培得到的子实体及16个市售样品中的多糖、核苷类成分、游离糖醇及小分子糖类的含量进行分析测定,并比较其核苷类成分HPLC指纹图谱。结果表明,因菌株不同蛹虫草子实体的活性成分具有不同程度的差异,菌株对虫草素含量的影响最大,其次是N ⁶-(2-羟乙基)腺苷,因菌株不同虫草素含量可相差14倍,N ⁶-(2-羟乙基)腺苷的含量差异可达6倍以上。市售样品中的核苷类成分分析结果也证明了在测定的几种成分中,虫草素是含量差异最大的活性成分。17个蛹虫草菌株子实体的多糖含量为1.81%-4.92%,甘露醇含量为1.44%-4.47%,海藻糖含量为3.58%-25.43%。16个市售样品的多糖含量为2.84%-5.55%,甘露醇含量为0.96%-3.93%,海藻糖含量为1.04%-19.91%。采用数据归一化法进行子实体品质综合评价研究,结果表明菌株G7a、G10a、G15a综合品质较好,多数成分含量均大于平均值,是生产高品质蛹虫草的合适菌株。