黑木耳(Auricularia auricula)是我国广泛人工栽培的食用菌品种,随着黑木耳栽培产业的不断扩大,促进产业良性发展的优良菌种成为关键。目前所用菌种主要来源于野生菌种分离和自然诱变育种,而关于原生质体诱变育种、杂交育种等研究较少[1,2]。?
早在1972年DE VRIES和WESSELS用裂解酶分离得到了裂褶菌原生质体[3]。八十年代以后,食(药)用菌原生质体技术得到广泛发展[4~6]。目前食用菌原生质体技术已成为食(药)用菌生理、生化、遗传等基础理论研究和进行菌种改良的一种有效手段[7]。原生质体融合技术研究和单核杂交技术研究,都是以原生质体的成功制备与再生为前提条件[8~10]。本文探讨了黑木耳原生质体制备、再生的条件并对制备的单核菌株进行荧光染色鉴定,为黑木耳菌种选育提供参考。?
1 材料与方法
1.1?材料
1.1.1?菌株
黑木耳菌株黑29、8808、981、HW2、HW5和139由黑龙江省科学院微生物研究所提供。?
1.1.2?培养基
OSF培养基:洋葱200 g(煮汁),蔗糖10 g,阿魏酸0.06 g,加水至1000 mL,用于制备原生质体前的黑木耳菌丝体培养。?
液体再生培养基:土豆200 g(煮汁),甘露醇109.3 g,葡萄糖20 g,蛋白胨2.0 g,KH2PO4 ?3.0 g,酵母膏2.0 g,MgSO4 1.5 g,维生素B1 10.0 mg,加水至1000 mL,用于原生质体孵育。?
CYM培养基:土豆200 g(煮汁),葡萄糖 20 g,维生素B1 10.0 mg, KH2PO4 3.0 g,蛋白胨2.0 g,酵母膏2.0 g,MgSO4 1.5 g,琼脂20 g,加水至?1000 mL,用于制备高渗再生培养基。?
高渗再生培养基:CYM培养基中分别添加蔗糖、甘露醇、MgSO4和KCl,浓度为0.5 mol/L,用于原生质体再生菌落筛选。?
cPDA培养基:土豆200 g,葡萄糖20.0 g,硫酸镁1.5 g,KH2PO4 3.0g;蛋白胨0.5 g,维生?素B1 10.0 mg,琼脂粉14.0 g,水1000 mL,用于母种、单核菌株培养。?
1.1.3?试剂
0.6 mol/L MgSO4高渗液;0.5 mol/L 的KCl、MgSO4、蔗糖、甘露醇稳渗剂:用0.05 mol/L pH 5.8的磷酸盐缓冲液配制;0.5%、1.0%、?1.5%的溶壁酶:用0.05 mol/L pH 5.8的磷酸盐缓冲液配制0.6 mol/L MgSO4,然后用MgSO4溶液配置溶壁酶溶液;荧光核染料Hoechst33258:用0.1 mol/L柠檬酸缓冲液,pH 7.2配制荧光核染料[11]。?
1.2?方法
1.2.1?菌丝培养
试管斜面中加入5 mL OSF培养基,用接种针挑取菌种表面菌丝,将此培养液接种于装有?80 mL OSF培养基的三角瓶中(250 mL),25 ℃静置培养,备用。 ?
1.2.2?原生质体制备条件筛选
选用菌株29为材料,借用正交试验表L9(3?4)进行原生质体制备条件的优化实验,试验因素和水平见表1。
无菌条件下用120目孔径的尼龙网过滤收集黑29菌株培养获得的菌丝体,无菌水冲洗?1次,用0.6 mol/L MgSO4高渗液冲洗后,?2000 ×g,离心10 min,收集的菌丝用0.6 mol/L MgSO4高渗液再冲洗1次,2000 ×g,离心?10 min,用无菌滤纸吸干水分,按菌丝体∶酶液=1∶2?(m∶V)的比例添加酶液,震荡2 min,混匀,在不同温度下振荡酶解不同时间,无菌条件下用300目尼龙网过滤,无菌管收集滤液,用?0.6 mol/L MgSO4高渗液冲洗2次,?3000 ×g离心?5 min,?沉淀用0.5 mol/L MgSO4稳渗剂洗涤离心?(3000 ×g,5 min)?2次,用0.5 mol/L MgSO4稳渗剂稀?释至一定体积后,血球计数板计算原生质体数量。
1.2.3?正交试验后的原生质体再生
将制备的原生质体溶液稀释至2×10?4?个/mL后加入等体积的液体再生培养基,25 ℃静置孵育2 h,取孵育好的原生质体0.1 mL涂皿,采用?0.5 mol/L的蔗糖高渗再生培养基,使每皿原生质体数目达到10?3个,25 ℃下静置培养20 d,观察平皿中的再生菌落数。?
原生质体再生率计算:再生率=再生菌落数/原生质体总数×100%。?
1.2.4?稳渗剂对原生质体再生率的影响
收集菌株8808、黑29、981、HW2、HW5和139培养获得的菌丝,分别以0.5 mol/L的蔗糖、甘露醇、硫酸镁、氯化钾为渗透压稳定剂,其它因素参考正交试验筛选出的最佳条件,按1.2.2中的操作制备原生质体。采用相应的高渗再生培养基,原生质体再生按1.2.3中的操作进行,计算再生率,确定最佳稳渗剂种类。用筛选出的稳渗剂配置0.3 mol/L、0.5 mol/L、0.7 mol/L系列浓度,按上述方法进行原生质体制备和再生,计算再生率。?
1.2.5?原生质体再生菌株培养
挑取涂布于蔗糖高渗培养基中萌发的菌落,于cPDA斜面上25 ℃培养15 d,将所获得的菌株编号,4 ℃保藏备用。?
1.2.6?单核与双核菌株荧光显微镜核相检测
将各双核菌株和再生的原生质体菌株分别接种于直径为88 mm的cPDA平皿中,距接种点约15 mm 处插一无菌盖玻片,25 ℃静置培养,待菌丝爬至2/5插片时,取已爬壁的菌丝插片,菌丝面向下,扣于已滴染色液的载玻片上, Hoechst33258染料染色3 min,于荧光显微镜下观察菌丝核相,确定单、双核菌株[11]。?
2 结果与分析
2.1?原生质体制备、再生正交试验结果
由表2可见,原生质体制备最佳条件组合是A2B3C1D2,即酶解温度31 ℃、酶浓度?1.0%、菌龄5 d、酶解时间4 h。从R值可知,酶解温度对原生质体产量影响最大,其次依次为酶浓度、菌龄和酶解时间。
表3为原生质体再生率正交分析结果。表3表明,原生质体再生率最佳条件组合是A3B3C3D1,即酶解温度27 ℃、酶解时间4 h、酶浓度1.5%、菌龄11 d。对黑木耳原生质体再生率影响最大的因素是酶解温度,其次为酶解时间和酶浓度,影响最小的因素是菌龄。
2.2?稳渗剂对原生质体再生率的影响
表4为0.5 mol/L的蔗糖、甘露醇、硫酸镁和氯化钾为渗透压稳定剂时原生质体再生的结果。表4表明,稳渗剂对黑木耳原生质体再生有很大影响,蔗糖对黑木耳原生质体再生效果最佳,再生率最高可达2.4%,其次为甘露醇和硫酸镁。氯化钾为稳渗剂时,原生质体再生效果最差,培养过程中无菌落萌发。相同条件下来源于不同菌株的原生质体其再生率也不同,以蔗糖为稳渗剂时,139菌株原生质体再生率最低,而HW2、HW5菌株的再生率较高。
表5是以0.3 mol/L、0.5 mol/L、0.7 mol/L蔗糖为稳渗剂时,不同菌株原生质体的再生率。当蔗糖浓度为0.5 mol/L时,各菌株的原生质体再生率最高,在此浓度下HW5和HW2的再生率分别达2.4%和2.1%。
2.3?不同菌株原生质体单核化比率
表6为不同菌株原生质体单核化比率。表6表明,单核比率最高的是HW2菌株,为35%;981菌株单核比率最低,仅为14%。
2.4?单、双核菌株的荧光显微镜核相
图1可见,荧光显微镜下各菌株单、双核清晰可辨,供试的6个菌株制备的单核,其菌丝分枝较双核菌株少,核距远,菌丝交叉较少,在cPDA培养基上生长较细弱。?
3 讨 论
正交试验结果表明,对原生质体制备及再生影响最大的因素是酶解温度,菌龄对原生质体制备影响较大,但对再生率影响较小;酶解时间对原生质体制备率影响不大,但对再生率有一定的影响;黑木耳原生质体制备的最佳条件是酶解温度31 ℃、酶浓度1.0%、菌龄5 d、酶解时间4 h;原生质体再生的最佳条件为酶解温度27 ℃、酶解时间4 h、酶浓度1.5%、菌龄11 d。?
稳渗剂对原生质体维持正常的渗透压至关重要,其种类和浓度对原生质体的分离有着较大影响[12]。据报道,无机盐、糖类及糖醇都是适宜的渗透压稳定剂[4],不同稳渗剂对原生质体制备、再生有很大的影响[13,14]。本研究表明,以?0.5 mol/L蔗糖为稳渗剂时有利于黑木耳各菌株原生质体的制备和再生。
荧光核相观察是一种较直接的鉴别单、双核菌丝的方法,是目前快速区分单、双核菌丝的有效方法,荧光显微镜下单、双核菌株清晰可辨,但要鉴别两个核是同源或异源,还必须结合其它分析方法。本实验通过核相观察,确立了单核和双核菌株,为进一步核相鉴定提供了试验材料。研究还发现单核菌株在cPDA培养基下培养易形成分生孢子,具体的形成规律和机理尚有待进一步研究。
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