食用菌的分子生物技术研究现状.pdf
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1、 183 科学视界/2023年8月(上)现代医学与生命科学研究食用菌作为一项全球化产业,经济价值极其高,分子生物技术的应用为食用菌产业的发展创造了良好的条件。分子生物技术作为一项研究生物生命结构的技术,不仅能够推动生物医学领域的发展,而且还能为食用菌的分析和应用创造基础,从技术方面提供基础保障。国外学者 Devries 最早于 1972 年分离出裂褶菌。从此,分子生物技术就逐渐应用于食用菌的研究中。传统的食用菌主要采取自然培育、杂交育种的形式,质量和产量均无法满足人们的需求。而分子生物技术是以生物学为基础,在分子水平上进行核酸和蛋白质研究,从而了解研究目标的分子构成及生物特性。特别是近些年来,
2、我国食用菌行业快速发展,人们逐渐认识到分子生物技术的价值,能够规避传统育种方式易受到环境因素影响的风险,进而推动食用菌产业向着高质量的方向发展。对此,文章综合近些年来关于食用菌的分子生物技术研究报道,对食用菌的品种选育、菌种鉴定、基因定位、基因编辑、基因克隆等方向的应用展开分析,从而为食用菌产业发展提供参考。一、食用菌品种选育对于食用菌产业的发展而言,品种是关键。我国从20 世纪七八十年代开始实现食用菌菌种大规模自主选育,主要采用自然选育、杂交育种、人工驯化、原生质体技术以及诱变技术等,其中广泛应用的是杂交育种方式,而且效果良好。针对杂交育种方式常常应用分子标记辅助进行,在食用菌品种选育中有着
3、良好的效果。例如,针对白灵菇的研究,营养价值较高。近些年来,白灵菇的生长周期、培育时间以及菌种退化等问题对该产业的发展造成严重的影响。高坤梅在对白灵菇的杂交育种研究中采用单孢杂交育种方式,将不同亲本进行出菇处理,然后收集到子实体单孢子分离操作,获取单孢萌发的单核菌丝,然后进行配对杂交,获取和亲本菌株有着不同遗传背景的菌株,进而从杂交菌株中筛选出优良的菌株。其在试验中对 5 个白灵菇菌株进行两两拮抗试验,并进行同工酶测定,并从其中选择出拮抗明显、酶谱存在差异、亲本农艺性优良并且互补的两个菌株作为亲本,通过挑选长势比较旺盛的两个亲本单核菌株,在两两配对杂交后一共获取 150个杂交组合,再结合菌丝长
4、势和镜检观察锁状联合有无,共获取 99 个具有锁状联合的优良杂交子,经过杂交诱导,最终有 50 个杂交菌株长出菇蕾。刘海娟采用原生质体提纯技术对白灵菇菌种进行试验,筛选出 41个原生质体双核菌株,并对其进行三个指标测定,分别是平板PDA培养基菌丝长速、平肝低温刺激形成原基、栽培料菌丝长速等,对其进行筛选后最终选出 15 个优良的原生质体菌株。在栽培试验中,生物学转化率高达 100-120%。再例如,针对草菇的研究,菌丝多核而且无锁状联合,杂交育种缺乏可实施的方法。在分子生物学不断发展下,分子标记逐渐应用于草菇杂交后代鉴定中。陈剑等人对草菇亲本和杂交后代采用 RAPD 技术进行标记,发现亲本单孢
5、菌株和杂交菌株试管中未见到厚垣孢子,最终从其中筛选出具有潜力的假定杂交菌株 10 个。赵妍等人对 RAPD、SCAR 等分子标记进行创新,建立交配型基因分子标记,通用性更高,而且和常规草菇的杂交育种方式相对比,能够有效提升交配成功率,提升筛选耐低温草菇菌种的效率。二、菌种鉴定在食用菌的生产发展过程中,一些从业人员缺乏相关保护意识,或者单纯为了利益随意赋予菌种品名,导致菌种管理上出现混乱问题,同名异物、同物异名的现象比比皆是,对此就需要对菌种进行快速、准确的鉴定。在食用菌生产环境的影响下,形态学鉴定方式准确性较低,而且存在一定亲缘关系的品种实施拮抗试验差异不大,不同生长时期同工酶试验结果是不同的
6、,这样就导致同工酶分析缺乏准确性,而应用分子生物技术就能将菌种的 DNA 序列遗传关系直接反映出来,而且不受生育时期和环境的影响,相比传统方式更加准确,当前已经广泛应用于菌种分类鉴定中。常用到的分子标记方式包括简单重复序列(simple sequence repeat,SSR)、内转录间隔区(internal transcribed space,ITS)、单核甘酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)、细 胞 色 素 C 氧化 酶 亚 基 基 因(cytochrome c oxidase subumit gene,CO)。(一)SSRSSR 标记方式具有
7、多种优点,包括多态性丰富、数量多、基因组内分布均匀、易检测、共显性标记等,将其作为优良的遗传标记应用于遗传连锁图谱构建、分子生态学、遗传多样性分析和进化学研究等领域中。吴锦荣等人结合香菇全基因组设计的 104 对 SSR 引物对香菇食用菌的分子生物技术研究现状乌伊含(内蒙古农业大学 生命科学学院,内蒙古呼和浩特,021000)摘 要 食用菌有着较高的经济价值和食用价值,在生物科技领域对其热度很高,其研究成果也为食用菌产业的种植与发展提供思路。结合近些年来国内外的相关文献报道,本文对食用菌的分子生物技术从品种选育、菌种鉴定、基因定位、基因编辑、基因克隆等方向的应用进行综述,为食用菌产业的发展提供
8、一定的参考。关键词 食用菌;分子生物技术;研究现状中图分类号:S646.0 文献标识码:A 文章编号:1002-1221(2023)22-0183-03 184 科学视界/2023年8月(上)现代医学与生命科学研究21 株原生质体单合体进行遗传多样性分析。其中有 58对 SSR 引物呈现出多态性,这一比例达到 55.8%,共获取 430 条扩增带,其中多态性带占有 298 条,比例为69.3%。通过软件对试验菌株之间的遗传相似性进行分析,发现栽培品种和野生菌株之间存在明显的遗传差异,但是相似系数较高,同一双核体获取的两个原生质体单核体菌株之间存在非常近的遗传关系。章炉军等人对香菇 F2 代群体
9、农艺性状的 SSR 关联进行分析,以沪香 F2 为亲本,构建 F2 代群体,在 PDA 平板上对 85 个F2 代菌株的菌丝生长速度、出菇周期、菌柄直径、菌盖直径、菌柄长度、单包产量、单包菇数等农艺性状进行测定,通过筛选获取 32 对具备多态性的 SSR 引物对其进行基因检测,共扩增出 93 条多态性条带,将测定的这几项农艺性状和 93 个 SSR 标记实施相关性分析,结果显示有 26 个标记存在性状关联。(二)ITSITS 是核糖体 DNA 序列,具有种间变异率低、序列小、应用范围广等优势,在真菌鉴定上发挥了重要作用。在 2011 年举办的第四届国际生命条形码大会上,将其作为真菌 DNA 条
10、形码首要选择,在之后的发展中,进一步明确其作为真菌 DNA 条形码研究的重要任务。杨永彬等人对香菇菌株进行 ITS 序列分析检测,对 13 个菌株的 ITS、rDNA 序列进行分析后发现,除了个别存在突变之外,其余菌株的差异都较小,证明分子生物学技术在菌株鉴定区分上具有良好价值。崔筱等人对河南地区生产区的香菇资源通过拮抗和 ITS 序列进行鉴定和遗传多样性分析。收集 41 个香菇栽培菌株作为样本,两两之间进行拮抗测试,并提取出DNA进行分析,研究发现 ITS 序列对比分析将这 41 个香菇品种规划为独立进化的四大类,也就是三个不同菌株和八个不同亚种,种内的遗传距离为 0.0000-0.0065
11、,和 Pleurotus ostreatus种间遗传距离为0.3740,判断出香菇的品种。袁滨等人通过 ITS 系列分析鉴定野生灵芝菌种,将从福建漳州采集到的 5 个野生大型灵芝作为试验菌体,对其菌丝体进行分离纯化,提取出基因组 DNA 并扩增其 ITS序列。经过研究对这 5 个野生灵芝进行准确鉴定。(三)SNPSNR 标记方式是第三代标记法,优点也较多,包括数量多、基因稳定、突变率低、分布密度大等。王大莉等人在香菇品种鉴别中应用功能基因 SNP 标记方式,再通过 NCBI 获取香菇 uck、mapk、ecgl 的功能基因序列,利用 Primer5.0 设计引物,PCR 扩增获取目的片段,进而
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