蛹虫草无性孢子交配型基因类型的研究

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蛹虫草(Cordyceps militaris)是一种具有很大市场开发潜力的药用真菌,然而,目前在蛹虫草人工栽培过程中存在着许多问题,如:菌种退化、菌株不出菇或出菇畸形等,这些问题的存在阻碍了蛹虫草栽培业的发展。已有的有关蛹虫草的研究,主要集中于培养条件选择、有效成分分析和药理作用研究上,对其生物学特性、遗传学等方面的研究仍较薄弱,对其菌株退化的分子遗传机理的研究更是空白。本研究以蛹虫草同菌株CM-28A,HJ-4,CM-23B,CM-H07为材料,分离获得大量的无性孢子的单孢分离株,根据NCBI的Genbank数据库中的蛹虫草交配型基因的序列(登录号为AB084257和AB194982),设计了三对可以分别扩增MAT1-1-2、MAT1-1-1和MAT1-2-1交配型基因片段的特异性引物,再运用PCR技术对蛹虫草无性孢子萌发产生的菌株所携带的交配型基因类型进行分子鉴定。并进一步解析了交配型的缺失与子实体的正常发育之间的联系,同时还对蛹虫草的无性孢子分别进行普通显微镜和扫描电镜的形态观察。本研究论文主要结果如下:1.供试的蛹虫草亲本菌株CM-23B和CM-H07同时含有MAT-HMG(MAT1-2-1)和MAT-alpha(MAT1-1-1和MAT1-1-2)这两种类型的交配型基因;亲本菌株CM-28A和HJ-4只含有MAT-alpha(MAT1-1-1和MAT1-1-2)交配型基因。2.从亲本菌株CM-28A和HJ-4中分别分离了20株单孢分离菌株(共计40株),这40株单孢分离菌株均与亲本一样,都只含有MAT-alpha(MAT1-1-1和MAT1-1-2)交配型基因。3.从亲本菌株CM-23B分离了100株单孢分离菌株中有35株含有和亲本菌株完全相同的两种类型的交配型基因;有25株只含有MAT-HMG(MAT1-2-1)交配型基因;有40株只含有MAT-alpha(MAT1-1-1和MAT1-1-2)交配型基因。4.从亲本菌株CM-H07分离了100株单孢分离菌株中有37株含有和亲本菌株完全相同的两种类型的交配型基因;有30株只含有MAT-HMG(MAT1-2-1)交配型基因;有33株只含有MAT-alpha(MAT1-1-1和MAT1-1-2)交配型基因。5.本研究在发现供试蛹虫草栽培菌株有大量无性孢子产生后,对亲本菌株及单孢分离株的交配型基因进行了分子鉴定。结果表明亲本菌株含有两种类型交配型基因,而在供试蛹虫草异核体的无性孢子萌发形成的菌丝体中,有较高比例的单孢分离株只含有MAT-alpha或者MAT-HMG一种类型交配型基因,出现了交配型基因的缺失现象。6.出菇试验证明,蛹虫草是典型的二极性异宗配合真菌,所有不形成子实体的单孢分离株只含有MAT-alpha(MAT1-1-1和MAT1-1-2)或MAT-HMG(MAT1-2-1)单一交配型基因,而所有能形成子实体的单孢分离株同时具备MAT- alpha或MAT-HMG两个交配型基因类型;且所有只含有MAT-HMG交配型基因类型的单孢分离株均已失去转色能力。7.显微镜下观察CM-23B菌株的菌丝发现,该菌株同时具有拟青霉型和头孢霉型两种产孢结构,但不是在同一根上菌丝发现。扫描电镜下,无性孢子主要呈球形,也有少数呈卵圆形,大小为2-5μm。
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