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。     

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。     

从天然蛹虫草不同部位分离菌株特性比较

以采集自泰山地区的6株野生蛹虫草为研究对象,分别通过菌核、子座组织分离和子囊孢子分离法共获得18个菌株,经ITS鉴定均为蛹虫草菌株后,进一步对18个菌株进行了菌丝生长速度、菌落形态、出草试验、主要活性物质（虫草素、腺苷、虫草多糖、β-类胡萝卜素、叶黄素）和交配型的测定分析。结果表明：在菌丝长势、出草产量和整齐度方面,从子囊孢子分离得到的菌株普遍优于组织分离菌株;而在活性物质含量方面,从子囊孢子和子座分离得到的菌株普遍优于菌核分离菌株。通过交配型测定发现,从菌核、子座和子囊孢子分离得到的18个菌株均不存在交配型缺失现象。     

云南两个县陆稻稻瘟病菌稻巨座壳交配型测定及致病性分析

2014年,自云南省沧源县及耿马县陆稻地方品种上分离99个稻瘟病菌稻巨座壳单孢菌株,采用4个已知交配型的标准菌株对其进行育性和交配型测定。结果表明,两地稻巨座壳菌株具较高的育性,平均可交配率高达90.8%,且可育菌株中,MAT1-1和MAT1-2菌株分别占60.9%和39.1%;分别随机对沧源县南撒村和班考村同一田块MAT1-1型和MAT1-2型可育两性菌株进行交配,均能发育形成成熟的子囊孢子,说明该陆稻地区稻巨座壳菌的可育菌株数量丰富,且于适宜条件极有可能产生有性世代;利用22个以丽江新团黑谷为背景、持有不同抗稻瘟病基因的单基因系对分离的99个稻巨座壳菌株的致病性进行测定,明确了不同菌株的致病性,且发现Pik-h、Piz-t、Pi5及Pi9基因表现出良好的抗性,平均抗病频率达到90.0%以上、是抗病育种的优异抗原;同时,菌株对特定抗性基因致病性的明确,也为选用不同菌株的组合开展有性杂交,构建遗传群体开展稻巨座壳菌无毒基因的克隆鉴定奠定了基础。     

蛹虫草单孢菌株的生物学特性及稳定性

蛹虫草菌株在继代培养过程中极易退化。本研究选取5株蛹虫草菌株作为出发菌株,基于单孢分离和显微技术从每株出发菌株中获得50株单孢菌株。通过PCR方法对单孢菌株进行交配型类型鉴定,全部为单一交配型单孢菌株,且不同出发菌株分离得到的MAT1-1和MAT1-2交配型单孢菌株比例差异较大,分别为27:23、34:16、42:8、28:22和7:43。从不同出发菌株获得的单孢菌株中随机选择MAT1-1和MAT1-2交配型单孢菌株各5株(共计50株),进行菌落直径、产孢量和虫草素含量测定。与出发菌株相比较,14株单孢菌株菌落直径具有显著差异(其中10株显著减小),24株产孢量具有显著差异且全部下降,29株单孢菌株虫草素含量具有显著差异(其中21株显著下降)。进一步,将50株单孢菌株连续继代培养,测定菌株菌落直径、产孢量和虫草素含量,计算第七代与第一代比值评估菌株性状稳定性。结果表明,与出发菌株相比较,14株单孢菌株菌落直径比值具有显著差异且全部增加,41株单孢菌株产孢量比值具有显著差异(其中40株显著下降),44株虫草素含量比值具有显著差异且全部下降。本研究表明同一菌株中的不同单孢菌株个体之间,在生...     

华山松印度块菌菌根中的块菌交配型基因的初步研究

印度块菌属于子囊菌门异宗配合真菌,其交配型基因(mating type gene)的表达调控与块菌子囊果的形成和发育直接相关。已有研究表明在种植园内,两种交配型基因竞争性地感染宿主植物且不同交配型菌株的时空分布吻合概率可能是决定子实体产出及产量的关键因素之一。为增加印度块菌子囊果形成的几率,本研究以交配型基因MAT1-1-1及MAT1-2-1作为分子标记,检测了接种印度块菌菌剂后6个月、24个月和36个月的华山松菌根中块菌的两种交配型基因的动态变化,结果表明接种后24个月的单株苗存在两种交配型基因的菌根苗占总菌根苗的比例最高,暗示在此时间点进行块菌菌根苗室外移栽,有望在后期提高两种交配型菌株的时空分布吻合概率,从而提高子实体产生的几率。     

灰葡萄孢交配型基因的分析与检测

通过生物信息对灰葡萄孢的MAT1‐1‐1与MAT1‐2‐1氨基酸序列进行了系统进化与结构域保守氨基酸分析,表明灰葡萄孢的交配型蛋白与核盘菌的亲源关系最近,结构域氨基酸比对结果表明该基因具有保守氨基酸的一致性与部分氨基酸的相似性。应用PCR技术检测灰葡萄孢交配型基因MAT1‐1‐1与MAT1‐2‐1,结果表明各种植区交配型菌株所占比例有较大的差异,多数种植区灰葡萄孢同时存在MAT1‐1与MAT1‐2两种交配类型,快速检测灰葡萄孢的交配型等位基因对于灰葡萄孢种群结构分析非常有意义。     

冬虫夏草菌3个细胞核蛋白编码基因的分子进化

【目的】分析3个细胞核蛋白编码基因(csp1、MAT1-1-1和MAT1-2-1)在不同冬虫夏草菌株间的分子进化。【方法】从125个冬虫夏草样品中分别扩增csp1、MAT1-1-1和MAT1-2-1基因序列,比较外显子和内含子间以及2个交配型基因间的序列变异程度,比较基于不同基因或基因区域所构建的系统发育树拓扑结构的差异,分析3个基因承受的选择压力和DNA重组情况。【结果】3个蛋白编码基因外显子区的长度在不同菌株间高度保守,具有4.5%?5.7%的变异位点;内含子区的长度在不同菌株间相同或不同,具有1.8%?22%的变异位点。对于2个交配型基因,MAT1-1-1的碱基变异率低于MAT1-2-1。基于外显子与内含子构建的系统发育树的拓扑结构,以及基于2个交配型基因外显子构建的系统发育树的拓扑结构都存在明显差异。3个蛋白编码基因都经历着净化选择作用。基因内部的不同DNA位点间有重组,但3个基因片段之间没有明显的重组发生。【结论】由于冬虫夏草菌不同基因以及基因的不同区域表现出进化上的差异,所以在开展冬虫夏草菌进化相关的研究时,应该联合使用多个不同的基因片段。     

二种交配型球孢白僵菌对亚洲玉米螟的生态控制作用

利用生物种间互做关系抑制农业害虫的暴发是生物防治的重要手段。为探讨二种交配型内共生球孢白僵菌与玉米之间的互惠关系及其形成的共生体在亚洲玉米螟控制中的生态效应,以玉米为宿主植物,以球孢白僵菌孢子悬浮液进行灌根,在温室内构建了二种交配型(MAT1-1-1型,B5;MAT1-2-1型,B2)球孢白僵菌-玉米共生体,并研究了共生体对玉米的生长、对亚洲玉米螟的产卵选择和幼虫发育及其对球孢白僵菌生物学特性的影响。结果显示:通过叶片离体培养、ITS基因和交配型基因MAT检测,均能检测到白僵菌的内生定殖;MAT1-2-1型B2菌株定殖检出率高,MAT1-1-1型B5菌株在混合型接种中定殖有优势。回收后的球孢白僵菌菌落直径和毒力无显著性变化,但其产孢量都显著提高其中回收B5处理组来源菌株的产孢量提高最显著。接种过球孢白僵菌的玉米植株地上部生长速度、生物量和地下根系生物量均优于对照组,其中根系干重明显增加,而地上植株干重也相对增加。MAT1-1-1型菌株B5对共生体玉米植株地上高度促生长贡献明显;MAT1-2-1型菌株B2对共生体玉米植株地下干重增加贡献明显。总体上球孢白僵菌内生定殖对玉米地下根系生物量影响大于对地上植株生物量的影响。在产卵选择性试验中,各处理组亚洲玉米螟的产卵量显著少于对照组。共生体对亚洲玉米螟产卵具有明显的趋避作用,MAT1-2-1型菌株B2对产卵的趋避作用明显,而MAT1-2-1型菌株B5的趋避作用较弱。在人工接种幼虫的试验中,处理组回收的亚洲玉米螟幼虫存活率均显著低于对照组,其中,B5组回收幼虫的存活率最低,仅为38.33%;处理组的化蛹率与对照组差异不显著,但B5组的回收幼虫化蛹率显著低于B2组和对照组,仅为34.77%,这说明MAT1-1-1型B5菌株对玉米螟幼虫发育抑制最明显。上述结果表明,不同交配型球孢白僵菌内生定殖效率有差异,在经过内生定殖后在产孢量方面有显著性提高,两个交配型菌株在联合应用时具有协同增效作用;两个交配型菌株均能够通过内生定殖与玉米形成共生体并促进玉米植株的生长,这显示球孢白僵菌和玉米之间已经建立具有互惠关系的共生体。这种共生体通过趋避亚洲玉米螟产卵、抑制幼虫存活和降低化蛹率等方面的潜力虽然不一样,但都有助于对亚洲玉米螟的可持续生态防治,也证明了共生体的建成有效提高了玉米的生态适应性,为利用球孢白僵菌内共生性实施亚洲玉米螟防控提供了新思路。     

江苏省稻瘟病菌有性态的研究

用标准菌株对1997－1999年在江苏吴江市、宜兴市、通州市、高邮市和赣榆县采集的325个稻瘟病菌单孢分离菌株的可育性和交配型进行了测定,结果表明江苏省稻瘟病菌菌株的育性较低,可交配率为22．77％,可育率仅为7．08％。不同年份、不同地区采集的稻瘟病菌菌株的性亲和力和交配型有较大的差异,三年的交配率分别为26．61％、8．26％和33．64％;通州地区和赣榆地区菌株的交本相对较高,分别为26．15％和25．42％,宜兴地区菌株的交配率较低,只有15．38％。江苏省稻瘟病菌菌株的交配型在不同年份亦出现很大差别,1997年29个可交配菌株中有21个菌株表现为MAT1－2交配型,而1999年36个可交配菌株均为MAT1－1交配型。用江苏省稻瘟病菌的可育菌株进行互交,25个组合中只有6个组合能产生子囊壳和子囊,但均不产生子囊孢子,提示江苏省稻瘟病菌在田间产生健康有性后代的几率不大。对杂交后代的遗传学分析表明,菌株的交配型是受单基因控制的。