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松茸0288的人工培养及鉴定

2021-04-30 来源:步旅网
I 210 i 江苏农业科学2012年第40卷第1期 郑尚永,蒋中海.松茸0288的人工培养及鉴定[J].江苏农业科学,2012,4O(1):210-213 松茸0288的人工培养及鉴定 郑尚永,蒋中海 (淮阴工学院生化学院,江苏淮安223003) 摘要:以菌丝的生长速度为指标,筛选松茸0288的人工培养最佳培养基,采用食用菌的CTAB法提取出松茸的 DNA,分析其核糖体ITS序列,对人工培养获得的松茸子实体与天然松茸子实体进行同源性鉴定。结果表明:松茸 0288菌丝体在培养基A[葡萄糖10 g、琼脂l0 g、马铃薯(去皮)100 g-,酒石酸铵0.75 g、磷酸二氢钾(KH2PO )0.5 g、硫 酸镁(MgSO )0.25 g、蛋白胨1.5 g]中生长速度最快,平均菌丝生长量可达0.575 mm/d,菌丝经人IS11化获得子实体; 经核糖体ITS序列分析,人工培养获得的子实体与天然松茸子实体的ITS序列具有高度同源性,其同源性达99%。 关键词:松茸0288;培养基;驯化;同源性鉴定 中图分类号:¥646.1 5 文献标志码:A 文章编号:1002—1302(2012)O1—0210一o4 松茸(Tricholoma matsutake)是一种经济价值极高的典型 培范畴,就其栽培场所而言,还不能认为是纯粹的人工栽培。 的共生型菌根菌,素有“菇中之王”的美誉。但是,作为典型 对松茸菌丝体培养的研究,不仅是了解松茸生物学及生理学 的营养共生型外生菌根菌,由于难以合成代替活树根系的营 特性的需要,也是菌种分离及人工培养的需要,更是开展各项 养和生境,所以其菌种的分离和扩繁一直是困扰食用菌工作 松茸研究的基础性工作的根本保障。 者的一个难题 -2]。目前,松茸的生态资源破坏严重,生态环 目前,国内外关于松茸营养特性,尤其是母种培养基方面 境的恶化,加之松茸共生的松树林老化等因素,各国松茸产区 的研究鲜见报道。我们将一株采自黑龙江凤凰山国家级松茸 的产量均下降明显 。要彻底解决这一状况,除了要加强松 自然保护区的松茸子实体进行菌丝体的分离培养,就不同培 茸资源的保护之外,最重要的还要依靠人工栽培方法来挽救 养基对松茸菌丝生长速度和菌落形态的影响进行研究,并利 其濒临灭绝的危险境地。为此,国内外的科学家们对松茸的 用ITS技术 对人工培养的松茸进行DNA分子鉴定。 人工栽培都进行了广泛而深入的研究,在野生栽培的基础上 提出半人工栽培和人工栽培两种方法,将人工培养的松茸菌 1材料与方法 种接种到松茸生长的林地 。 ,就接种材料而言,属于人工栽 1.1茵种来源 供试松茸0288(保存在中国微生物菌种保藏中心)子实 收稿13期:2011—04—27 体于2002年8月8日采自黑龙江凤凰山国家级松茸自然保 基金项目:江苏省农业科技支撑计划(编号:BE2009308—4);江苏省 自然科学基金(编号:BK2009660)。 护区(东经131。4 ~131。15 、北纬44。45  ̄45。3 )。 作者简介:郑尚永(197O一),男,四川仪陇人,博士,副教授,主要从事 1.2茵株分离 农业生物分子生物学研究工作。E—mail:shangyongzheng@yahoo. 选用组织分离法:取菌幕未破的松茸子实体,用无菌医用 棉签蘸无菌蒸馏水清洗子实体表面、75%的乙醇表面消毒后, (上接第209页) [5]单人骅,佘孟兰,王铁生.中国植物志[M].北京:科学出版社, 质是影响药材产量和品质的主要因子之一 ,不同产地药材 1992. 质量的差异充分体现了环境对药材质量的影响 。不同地 [6]曾育麟.云南当归[J].中国中药杂志,1959,5(2):66—67. 点栽培云当归土壤因子变化较大,从而影响了云当归的产量 [7]张金渝,王元忠,赵振玲,等.不同产地云当归中阿魏酸的含量比 与品质。说明在进行云当归规范化种植时,应考虑选择适宜 较[J].安徽农业科学,2009,37(18):8562,8586. 的栽培土壤以利于云当归药材质量的控制。 [8]中华人民共和国药典委员会.中华人民共和国药典:一部[M]. 北京:中国医药科技出版社,2010:89. 参考文献: [9]陈兴荣,杨永寿,陈玲.HPLC法测定大理马厂当归中阿魏酸的 含量[J].云南中医中药杂志,2010,31(2):50—51. [1]郭兰萍,黄璐琦.中药资源生态学[M].上海:上海科学技术出 [10]武延安,蔺海明,曹占凤,等.腐殖酸类有机肥对当归物质生产 版社,2009. 及品质的影响[J].中国中药杂志,2008,33(3):251—255. [2]闫文蓉,牛世杰,刘燕,等.丹参有效成分含量与土壤因子的关 [11]赵杨景,陈四保,高光耀,等.道地与非道地当归栽培土壤的理 系研究[J].中国农学通报,2009,25(8):246—249. 化性质[J].中国中药杂志,2002,27(1):19—22. [3]李卫建,李先恩.连翘有效成分含量与土壤养分的量化关系研究 [12]葛月兰.当归资源化学评价与质量比较研究[D].南京:南京中 [J].中国中药杂志,2005,30(2O):1577—1580. 医药大学,2009. [4]崔盛.川产乌头属植物有效成分检测及与生态因子相关性研 [13]郭兰萍,黄璐琦.中药资源的生态研究[J].中国中药杂志, 究[D].成都:四川师范大学,2006. 2004,29(7):615—618. 郑尚永等:松茸0288的人工培养及鉴定 一2ll一 用无菌镊子撕开,用无菌解剖刀切取菌褶、菌柄黄豆粒大小的 1.7 rDNA ITS序列分析 组织,放置于三角瓶内的培养基上,2O℃培养。 经测序获得的DNA序列用NCBI的BLAST进行序列分 1.3菌种诱变 析,再采用DNAStar软件进行序列对比和鉴定。 供试松茸菌丝体在距15 w紫外灯下30 cm处进行照射。 1.8松茸的人工驯化 期望通过紫外线照射改变松茸菌丝的生长特性以及诱导松茸 将液体培养基G与松树木屑混合,木屑的水分含量为 子实体的形成。 60%~70%,木屑的pH值5.5。将木屑装入组培瓶中,压实, 1.4茵种筛选培养基 用15 mm×15 mill的试管在木屑中间压一个洞留着接种,盖 母种培养基A:葡萄糖10 g、琼脂10 g、马铃薯(去皮) 紧后在高温下灭菌100 min,菌种采用母种培养基A培养的 100 g、酒石酸铵0.75 g、磷酸二氢钾(KH2PO )0.5 g、硫酸镁 松茸菌丝体,接种后在25℃下培养45—60 d。待松茸菌丝长 (MgSO )0.25 g、蛋白胨1.5 g;母种培养基B:葡萄糖1O g、琼 满木屑并且出现很多白色的松茸菌丝点,然后须用竹板拍打 脂1O g、马铃薯(去皮)100 g、硫酸镁(MgSO )0.25 g、磷酸二 地面造成声响进行惊菌,搬动松茸菌袋移入到栽培室。早、晚 氢钾(KH:PO )0.5 g,母种培养基c:葡萄糖10 g、琼脂10 g、 温度在18—10℃变化,相对湿度85%~90%,光照三分阴、 磷酸二氢钠(NaH PO )0.5 g、酒石酸钾钠0.75 g、蛋白胨 七分阳,通风保证氧气供给。诱导菌株产生松茸菌蕾,并小心 1.5 g;母种培养基D:葡萄糖10 g、琼脂10 g、磷酸二氢钾 把小的菌蕾用镊子去掉一些,保证营养集中。 (KH2PO4)0.5 g、HC1 0.5 mol/L、酵母片1.25 g;母种培养基 E:葡萄糖1O g、琼脂l0 g、酵母片2.5 g、酒石酸铵0.75 g。其 2结果 中去皮马铃薯是将其切成小片,在沸水中煮30 min,取其 2.1 松茸0288茵丝的萌发时间和萌发率 汁液。 从表1可以看出,培养基A中松茸菌丝的萌发时间最 液体培养基F:葡萄糖3O g、酒石酸1.5 g、磷酸二氢钾 早,第10 d开始萌动生长。其次是培养基B和C中松茸菌丝 (KH:PO )1.0 g、硫酸镁(MgSO )0.5 g、蛋白胨2.5 g;液体培 体,均为12 d,培养基E中松茸菌丝的萌发最晚。另外,培养 养基G:葡萄糖30 g、酒石酸1.5 g、磷酸二氢钾(KH:PO ) 基A和B中松茸菌丝的萌发率最高(90%),其次为培养基D 1 g、硫酸镁(MsSO4)0.5 g、大豆20 g、玉米l0 B、小麦5 g。其 中松茸菌丝(80%),培养基 c和E中松茸菌丝萌发率最低 中大豆、玉米、小麦是将其泡涨绞汁稀释加入。 (7O%)。培养基A中松茸菌丝的萌发率最高,萌发时间最 1.5松茸茵株的DNA提取 早,说明培养基A在一定程度上适应松茸的生长。 采用CTAB法提取,并稍加改良,DNA用100 vbL TE(pH 表1 不同培养基中松茸菌丝的萌发时间和萌发率 值8.O)溶解,一20℃保存备用。 1.6 rDNA IrI's序列的PCR扩增 应用通用引物和自主设计的引物进行rDNA ITS序列扩 增,通用引物(ITS1,ITS2)序列分别为:ITS1:5 一CATFATF- GAA rAAAGCTTGGrrAG一3 :ITS2:5 一TACCTcATITrGGeT. CAAAATG一3 ,自主设计引物序列分别为:Ptml:5,_ rrrc. CGTAGAACCTGCG一3 ;Ptm2:5 一TCAGCGGGTAGTCCTAC— CTG一3 ,引物由上海生工生物技术有限公司合成。PCR反 2.2松茸o288茵丝的生长 应体系为:10×Buffer 5 ,dNTP 2 L(25 mmol/L),引物 从不同配方的松茸培养基中菌丝日生长量(表2)可以看 2 wL,Taq酶0.2 (大连宝生物工程有限公司),DNA模板 出,在培养基A中松茸菌丝生长速度最快,与其他培养基中 1 p.L,无菌去离子水补足5O 。扩增程序:94 oC 2 rain; 菌丝生长速度相比,差异都达到了极显著水平。其后依次为 94℃1 rain,52 oC 1 min,72℃2 min,40个循环;72℃5 win。 培养基B、培养基C、培养基D、培养基E中菌丝。培养基E PCR扩增产物用l%琼脂糖凝胶电泳检测,回收扩增DNA片 中松茸菌丝生长速度最慢,与培养基A、培养基B、培养基c、 段,送上海生工生物工程有限公司测序。 培养基D中菌丝相比,差异都达到了极显著水平。 表2不同培养基中松茸菌丝生长速度的比较 2.3松茸0288茵丝的人工驯化 并且出现很多白色的松茸菌丝点后,进行惊菌与促蕾管理。 将液体培养基G与含水量6o%~70%的松树木屑混匀, 松茸0288菌丝长满袋后呈丛状黄色(图1一A),基生,有时有 pH值5.5。装入组培瓶中,灭菌、接种,待松茸菌丝长满木屑 二叉如鹿角状(图1一B),这是产生松茸子实体的前兆,继续 一212一 江苏农业科学2012年第4O卷第1期 M 1 2 3 4 5 2 000bp 500bp A—丛状小菌蕾;B~鹿角状菌蕾;c、D—松茸人工驯化子实体 图l 0288松茸菌丝的人工驯化 250bp 100bp 培养15—25 d,即可看到菌蕾逐渐长大成子实体(图1一C、 M—D 增; 图1一D)。 3、4一引物ITS1和ITS2扩增 。‘ 2.4核糖体ITS序列的PCR扩增及序列分析 图2 松茸子实体rDNA ITS序列PCR扩增 采用松茸核糖体ITS序列的通用引物(ITS1,ITS2)和自 623 bp片段。经NCBI BLAST和DNAstar软件进行序列分 主设计的引物(Ptml,Ptm2),以0288松茸子实体和天然松茸 析,其中Ptml和Ptm2引物片段中,18S rDNA 32 bp,IST1 子实体DNA为模板,进行PCR扩增。结果如图2所示,经 spacer 240 bp,5.8S rDNA 152 bp,ITS2 spacer 208 bp,28S rD— PCR扩增后,从人工培养的松茸菌株和自然条件下生长的松 NA 34 bp;引物ITS1和ITS2扩增片段中,除18S和28S rDNA 茸菌株中都得到了一条清晰明亮的600 bp左右的条带。 分别只扩增了5 bp和20 bp外,其他序列与Ptml和Ptm2引 扩增产物用胶回收试剂盒回收纯化DNA,经测序,自主 物扩增序列完全一致。 设计引物扩增出666 bp片段,通用引物ITS1和ITS2扩增出 从图3中可见,人工培养的松茸子实体和天然松茸子实 TTTCCGTAGGTGAACCTGCGGAAGGATCATTATTGAATAA0288 CGCCTGACGCCAATCTTTTCACCACCTGTGCACATTTTGT 0288 CGCCTGACGCCAATCTTTTCACCACCTGTGCACATTTTGT Ntm AGGCTTGGATAAATATGTCTCGAGGAAGCTCGGTTTGAGG 0288 AGGCTTGGATAAATATGTCTCGAGGAAGCTCGGTTTGAGG NUn ACTGCCGTGCTGCAAAAGCCAGGCTTTCCTTGTATTTTTC0288 ACTGCCGTGCTGCAAAAGCCAGGCTTTCCTTGTATTTTTCNtm CAGCCTATGCATTTTATTATACACTCGGTATGTCATGGAA 0288 CAGCCTATGCATTTTATTATACACTCGGTATGTCATGGAA Ntm TGTTATTTGGTTGGCTTAATTGCCAGTAAACCTTATACAA 0288 TGTTATTTGGTTGQCTTAATTGCCAGTAAACCTTATACAA Ntm —rrS1 CTTTCAACAACGGATCTCTTGGCTCTCGCATCGATGAAGA 0288 CTTTCAACAACGGATCTCTTGGCTCTCGCATCGATGAAGA Nun ACGCAGCGAAATGCGATAAGTAATGTGAATTGCAGAATTC 0288 ACGCAGCGAAATGCGATAAGTAATGTGAATTGCAGAATTC NUn AGTGAATCAT AATCTTTGAACGCACCTTGCGCTCCTTG 0288 AGTGAATCAT AATCTTTGAACGCACCTTGCGCTCCTTG Ntm GTATTCCGAGGAGCATGCCTGTTTGAGTGTCATGAAATTC 0288 GTATTccGAGGAGcATGccTGTTTGAG 鱼 尘 差 TCAACCTTTTCAGCTTTTTGTTGAATAGGCTTGGATTTTG 0288 TCAACCTTTTCAGCTTTTTGTTGAATAGGCTTGGATTTTG Ntm GGAGTTGTTGCAGGCTGCTCAGAAGTCTGCTCTCCTTAAA 0288 GGAGTTGTTGCAGGCTGCTCAGAAGTCTGCTCTCCTTAAA Ntm TGTATTAGCGGGGCCCTTGTTGTCTAGCATTTGGTGTGAT 0288 TGTATTAGCGGGGCCCTTGTTGTCTAGCATTTGGTGTGAT Ntm AATTATCTACGCCATTGTGAACAATGTAATAGGTCGGCTT 0288 AATTATCTACGCCATTGTOAACAATGTAATAGGTCGGCTT Ntm CTAATCGTCTCGTAAAGAGACAATCTCTGACATT’r’rGACC 0288 cTAATcGTcTcGTAAAGAGA △△! ! △ 王至II Acc Ntm llS2 W-同CAAATCAGGTAGGACTACCCGcTGA 0288 qCAAATCAGGTA Nma 0288:人工培养的松茸子实体;Ntm:天然松茸子实体 图3 人工培养的松茸子实体和天然松茸子实体核/illS:ITS序列分析 郑尚永等:松茸0288的人工培养及鉴定 一213一 体的5.8S rDNA、ITS1和ITS2及部分18S和28S rDNA序列 Biosci Biotechnol Biochem,2004,68(11):2405—2407. 同源性达99%,除ITS1区44位点有一个G突变成C,0288 [6]曾东方,罗信昌,傅伟杰.松口蘑菌丝体的分离和RAPD—PCR 松茸5.8S区100位点多一个G和28S区多出一个T的点突 分析[J].微生物学报,2001,41(3):278—286. 变外,其余序列完全一致,说明它们的亲缘关系非常接近。 [7]Chen Q,Liao D C,Zhang X P,et a1.Preliminary analysis of genetic characteristics of edible fungus Tricholoma matsutake isolated fr0ⅡI 3讨论 Yajiang,China,byAFLPtechnique[J].A cultural Sciencesin Chi— 松茸属于寄主专一性很强的外生菌根真菌,在自然环境 na,2003,2(2):229—236. 下并不局限于某一点生长,而是环绕在宿主植物根系周围较 [8]Sha T,Zhang H B,Ding H S,et a1.Genetic diversity of Tricholoma matsutake in Yunnan Province[J].Chinese Science Bulletin,2007, 大面积的范围内形成大量乳白色的菌丝,形成“菌塘(Shi- 52(9):1212—1216. ro)” 。本研究通过对松茸菌丝生长培养基配方进行优化, [9]Kikuchi K,Matsushita N,Guefin—Laguette A,et a1.Detection of Tr/一 以寻找出菌丝生长的最佳培养基配方,结果表明,松茸菌丝体 choloma matsutake by speciifc ITS primers[J].Mycol Res,2000,104 在培养基A中生长速度快,菌丝萌发时间早,萌发率达到 (12):1427—1430. 90%。说明该培养基配方为松茸提供了良好的生长环境,促 [10]Matsushita N,Kikuchi K,Sasaki Y,et a1.Genetic relationship of 进松茸的生长。在试验中我们还发现,培养温度从25℃持续 Tricholorfga matsutake and nauseosum from the no.hem hemi— 升高到4O℃后迅速降温,松茸仍能正常生长,这与前人研究 sphere based on analyses of ribosomal DNA spacer re ̄ons[J].My— 的28~32℃是松茸菌丝的致死温度 不一致。 coscience,2005(46):9O一96. ITS序列变异较快,能够提供丰富的变异位点和信息,是 [11]Murata H,Babasaki K,Yamada A.Highly polymorphic DNA mark— 真菌菌种和分离物鉴定的可靠依据 。由于18S、5.8S、25~ er8 to specify strains of the ectomycorrhizal basidiomycete Tricholo— 28S rDNA的序列非常保守 ,有利于扩增引物的设计,其 ma matsutake based on crmarY1,the long terminal repeat of gypsy— rDNA ITS序列一般片断也较小(500~700 bp) 。因此, type retroelement marY1[J].Mycorrhiza,2005(15):179—186. IST序列是该类群核酸分子中的良好标记,在不同种属的真 [12]Yamada A,Kobayashi H,Murata H.Tricholoma matsutake IF06933 and IF030604,‘matsutake’isolates that have been maintained on 菌之间IST1区域的多态性程度变化较大,而在同一种属之间 slnats and widely used in vitro for a quarter to half a century,call 差异很小 。本研究结果表明,在人工培养的松茸子实体 form eetomycorrhiza in Pinus densiifora[J].Mycoscience,2003 和自然条件下生长的松茸子实体的扩增片段中,包含了松茸 (44):249—251. 部分18S rDNA、全部ITS1、5.8S rDNA、IST2序列和部分28S [13]杨民和,刘咏梅,杨新美,等.松茸的菌丝分离及纯培养研究 rDNA序列,且两个序列具有高度的同源性,证实了人工培养 [J].华中农业大学学报,1997,16(3):272—276. 的松茸菌株与自然条件下生长的松茸菌株属于同一种属。 [14]Schmidt O,Moreth U.Data bank of rDNA—ITS sequences from 本研究供试松茸0288菌株,是将天然松茸菌株通过紫外 building—rot fungi for their identiifcation[J].Wood Science and 照射分离培养得到的,因此菌丝体很可能在培养过程中发生 Technology,2002(36):429-433. 了个别的碱基突变,这已在核糖体DNA序列分析中得到证 [15]Chapela I H,Garbelotto M.Phylogeography and evolution in mat— 实。这说明,通过紫外照射方式可引起松茸菌株部分碱基突 sutake and close allies inferred by analyses of ITS sequences and 变,有利于松茸菌株的筛选培养,从而实现松茸的人工栽培。 AFLPs[J].Mycologia,2004(96):730-741. [16]Thoquet P,Gherardi M,Joumet E P,et 8.1.The molecular genetic 参考文献: linkage map of hte model legume Medicago truncatula:an essentila tool for comparative legume genomics and the isolation of agronomi— [1]陈羽,王凤珍,陈应龙,等.两个松茸菌株培养条件的研究[J]. 林业科学研究,2003,13(4):410—415. elaly impo ̄ant genes[J].BMC Plant Bioloyg,2002,2(1):1—13. [17]Vos P R,Hogers R,Reijans T,et a1.AFLP:a new techniuqe for [2]Akiyoshi Y,Ken M,Masatake O.Ectomycorrhiza formation of Tr/- DNA ifngerprinting[J].Nuclera Acid Research,1997,23:4407— choloma matsutake isolates on seedlings of Pinus dens Dm in vitro 44l4. [J].Mycoscience,1999,40(6):455—463. 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