改革開放40多年以來，我國食用菌產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，子囊菌類群的食用菌（如蛹蟲草和羊肚菌）品種的快速發(fā)展，是我國近20年來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的重要標(biāo)志，因其生產(chǎn)技術(shù)的獨(dú)特性和先進(jìn)性，被商務(wù)部、科技部列為禁止出口和限制出口技術(shù)。

國際上食用菌產(chǎn)業(yè)的育種基礎(chǔ)理論體系主要是以“擔(dān)子菌”為對象建立的，而子囊菌作為低等真菌向高等真菌進(jìn)化中間階段的真菌類群，其細(xì)胞核有了不同交配型的分化，但還沒有像擔(dān)子菌一樣，兩種不同交配型的細(xì)胞核遷移到同一細(xì)胞內(nèi)，以鎖狀聯(lián)合的細(xì)胞繁殖方式形成穩(wěn)定遺傳的雙核結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)在生產(chǎn)應(yīng)用上的遺傳學(xué)特性和穩(wěn)定性與擔(dān)子菌明細(xì)不同。當(dāng)前對于子囊菌類群的食用菌品種的基礎(chǔ)生物學(xué)研究還不夠深入系統(tǒng)，導(dǎo)致其基礎(chǔ)育種理論體系不完整，特別是菌種退化等問題長期困擾著生產(chǎn)穩(wěn)定性，影響了產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

魯東大學(xué)程顯好教授在第十二屆全國食用菌學(xué)術(shù)研討會上作題為蛹蟲草育種基礎(chǔ)生物學(xué)問題及新品種選育的報(bào)告

近期，魯東大學(xué)程顯好團(tuán)隊(duì)在分別Archives of Microbiology、PeerJ和食用菌學(xué)報(bào)發(fā)表文章“Biological characteristics of Cordyceps militaris single mating-type strains”、“Effects of mating-type ratio imbalance on the degeneration of Cordyceps militaris subculture and preventative measures”和“蛹蟲草單交配型菌株配對出菇特性”，揭示蛹蟲草單交配型菌株的生物學(xué)和雜交特性及菌株無性傳代快速退化的機(jī)制，可助力產(chǎn)業(yè)建立蛹蟲草雜交育種體系、解決菌株傳代退化問題。

1、蛹蟲草單交配型菌株的生物學(xué)和雜交特性

自然界中蛹蟲草菌絲體或孢子體中，一般都是含有兩種不同交配型細(xì)胞（mat1-1型和mat1-2型）的異核體體系，為“雙交配型”菌絲體或菌株，也只有含有兩種不同交配型細(xì)胞的異核體，才能完成完整的有性生殖過程，產(chǎn)生子囊孢子。菌絲體或菌株如果在某種條件下，缺失了一種交配型細(xì)胞核，成為只有單一交配型細(xì)胞核的同核體（mat1-1型或mat1-2型），就是“單交配型”菌絲體或菌株，自然界中這種菌絲體或菌株大部分不能形成子實(shí)體，但也有“單交配型”菌絲體或菌株發(fā)生變異，能夠形成子實(shí)體，卻也不能完成完整的有性生殖過程，即不能產(chǎn)生子囊孢子。

按照單交配型菌株能否出菇特性，可以將單交配型菌株分為三個(gè)類型：不出菇型、非穩(wěn)定出菇型和穩(wěn)定出菇型，見圖1A。大多數(shù)為不出菇型，少部分為不穩(wěn)定出菇型，極個(gè)別為穩(wěn)定出菇型（圖1B、圖1A）。從非穩(wěn)定出菇型子實(shí)體中，通過組織分離獲得純菌株，再次進(jìn)行子實(shí)體栽培出菇驗(yàn)證（圖2B），會出現(xiàn)不出菇和不穩(wěn)定出菇兩種現(xiàn)象，所以稱為非穩(wěn)定出菇。

圖1 單交配型菌株的3種出菇類型、穩(wěn)定出菇的單交配型菌株子實(shí)體形態(tài)及生物轉(zhuǎn)化率

A單交配型菌株的出菇類型：①：不能出菇型；②：非穩(wěn)定出菇型；③：穩(wěn)定出菇型

B CMDB01、CMSY01、CMJB02單交配型菌株的子實(shí)體形態(tài) C CMDB01、CMSY01、CMJB02單交配型菌株的子實(shí)體生物轉(zhuǎn)化率 注意：數(shù)據(jù)采用鄧肯多重比較分析，不同字母表示顯著差異（P＜0.05），下同。  

圖2 CMXF07、CMXF09、CMMS05單交配型菌株及不穩(wěn)定出菇型菌株的出菇穩(wěn)定性驗(yàn)證

A CMXF07、CMXF09、CMMS05的單交配型菌株出菇驗(yàn)證（a：CMXF07；b：CMXF09；c：CMMS05）B不穩(wěn)定出菇的單交配型菌株出菇穩(wěn)定性驗(yàn)證

目前蛹蟲草行業(yè)的生產(chǎn)菌株既有雙交配型出菇型菌株（含mat1-1型和mat1-2型，有子囊孢子產(chǎn)生），也有單交配型出菇型菌株（mat1-1型，子座表面光滑，無子囊孢子產(chǎn)生）。從采集的野生標(biāo)本中，也分離到了多株單交配型出菇型菌株，既有mat1-1型，也有mat1-2型，形態(tài)上也表現(xiàn)出多態(tài)性，見圖3。通過雜交手段，可通過mat1-1型單交配型出菇型菌株，與其他mat1-2菌株（不出菇型）雜交，在雜交子代中獲得mat1-2型單交配型出菇型菌株，反之亦然。

圖3 6株供試菌株的出菇驗(yàn)證

（A：CMDB01；B：CMSY01；C：CMJB02；D：CMXF07；E：CMXF09；F：CMMS05，第二行是其子實(shí)體顯微結(jié)構(gòu)圖）

雙交配型出菇型菌株分離獲得的不出菇或非穩(wěn)定出菇的MAT1-1型菌株和MAT1-2型菌株，呈現(xiàn)出雜交可育特性，即兩種交配型同時(shí)存在時(shí)，不但可以結(jié)實(shí)，而且可育形成子囊果，產(chǎn)生子囊孢子。單交配型出菇型菌株分離獲得的穩(wěn)定出菇型單交配型菌株，有的表現(xiàn)為雜交可育，有的表現(xiàn)為雜交不育（圖4）。

圖4 CMDB01、CMSY01、CMJB02與CMMS05單交配型菌株配對雜交子實(shí)體形態(tài)

穩(wěn)定出菇的單交配型菌株菌絲生長速度比不出菇和非穩(wěn)定出菇的單交配型菌株更快。雙交配型出菇型菌株分離出的MAT1-2和MAT1-1型菌株的生長速度，和兩種交配型的比例呈正相關(guān)，即比例高的單交配型菌株生長速度更快。MAT1-2型菌株菌絲體腺苷產(chǎn)量與MAT1-1型菌株相比更為穩(wěn)定，穩(wěn)定出菇型、非穩(wěn)定出菇型和不出菇型菌株在蟲草素含量方面沒有顯著性差異，但在CMXF09和CMMS05兩個(gè)菌株，其MAT1-2型菌株蟲草素含量明顯高于MAT1-1型菌株。

2、蛹蟲草無性傳代導(dǎo)致的菌株快速退化機(jī)制

以6株不同蛹蟲草菌株為研究對象，采用原始菌株傳代和拆分成不同交配型菌株后分別傳代兩種方式，連續(xù)傳代10代以上，測試出菇性能及兩種交配型比例變化情況。

對于雙交配型出菇型菌株，某種交配型核型的丟失或者兩種交配型比例偏離是出菇性狀快速退化的主要原因，丟失一種交配型核型導(dǎo)致不出菇；兩種交配型比例偏離可導(dǎo)致產(chǎn)量性狀變化。發(fā)生哪種核型丟失、核型比例偏離向哪個(gè)方向發(fā)展，都是隨機(jī)性的。對于單交配型出菇型菌株，則其傳代穩(wěn)定性較強(qiáng)，傳代至11代能正常出菇。

兩種交配型菌株接種比例從1:9到9:1的不同條件下，對產(chǎn)量的影響因菌株而已，即有的菌株敏感，有的菌株不敏感。

所以對于雙交配型出菇型菌株，生產(chǎn)上拆分成兩種單交配型菌株分別傳代、分別制種，生產(chǎn)使用前再混合的傳代和用種方式，能夠有效解決菌株在傳代過程中的出菇性能快速退化問題；選育產(chǎn)量性狀對交配型比例不敏感的菌株，以及傳代穩(wěn)定、不易發(fā)生交配型丟失的菌株，是蛹蟲草育種的重要方向；定向選育單交配型出菇的特殊菌株，也是有意義的育種路線。