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蛹虫草研究和开发过程中的相关问题及展望

2018-04-03朱雅红

山西农经 2018年10期
关键词:菌丝体虫草菌种

□朱雅红

(绩溪县农业委员会 安徽 绩溪 245300)

随着国家对蛹虫草研究和开发力度的不断加大,使得蛹虫草成为了市场上炙手可热的新资源食品,受到了消费者的广泛欢迎。然而,蛹虫草在研究和开发过程中还暴露了一些问题,给真菌资源研发工作带来了较大的影响,所以我们有必要找出并分析各类问题。

1 蛹虫草研发现状

1.1 寄主范围

蛹虫草的寄主范围较为广泛,生态环境下主要长在阔叶林以及混交林地表土层上的鳞翅目昆虫的幼虫或者蛹上,能够在鳞翅目12科的昆虫上发育成熟。虽然蛹虫草可以寄生于幼虫、蛹、成虫上,但寄生于蛹上的次数较多。目前,关于蛹虫草的寄主昆虫类型并没有特别明确的数字,大概在70种左右。正是由于蛹虫草具有较多的寄主昆虫,所以其在各个区域中都有分布。

1.2 遗传多样性

虽然蛹虫草的分布范围较广,存在各类寄主昆虫,但相关调查资料显示,蛹虫草不具备较高的遗传分化程度。比如中国、英国、韩国等国家的蛹虫草在nrDNA ITS序列间只有0.01不到的遗传距离。虽然蛹虫草各地理种群间缺乏较高的遗传分化性,但其仍存在一定的遗传变异。将同一菌株来源的不同单分生孢子菌株通过RAPD图谱也能产生十分明显的差异。所以蛹虫草可以实现高次数的遗传重组,符合异宗配合的生活史。再有,相关研究资料显示,从遗传角度上看,蛹虫草的正常菌株和退化菌株间存在显著的差异性,这明显与物种遗传变异的规律背道而驰,因此菌种退化现象屡见不鲜。

1.3 分子遗传学与基因组学

关于蛹虫草的基因组现已在我国发表,其基因组大小为32.2Mb,大概存在7条染色体,大小为2到5.7Mb左右。蛹虫草基因组内大概涉及了9 600个蛋白编码基因,有近16%的蛋白编码基因与真菌有直接关系。各寄主昆虫间的相互作用,不会发生编码影响人体健康的已知真菌毒素的基因。从高通量转录组分析结果上看,由丝裂原激活的蛋白激酶信号途径对蛹虫草的单交配型菌株子实体发育过程进行调节与控制,并不是由MAPK于蛋白激酶A同时进行调节控制。由此可见,蛹虫草的菌丝体生长阶段与子实体形成阶段基因转录谱之间有一定的差异性,首先,蛹虫草的菌丝体阶段大概有2 000左右基因转录上调,子实体阶段大概有900左右基因转录上调。并且,不同培养基下形成的蛹虫草菌丝体和不同基质下形成的子实体,两者间的转录表达谱有明显的差异。对菌丝体阶段与子实体阶段中含有的蛋白质组进行比较后发现,共有359个与214个蛋白,不过两个阶段中只有98个相同蛋白。为此,人工培养基下形成的菌丝体与在鳞翅目蛹上形成的子实体之间不存在类似活性成分。

目前,蛹虫草批量生产中面临的突出问题就是菌种退化。有研究人员指出菌种退化是因为异核体转向了同核体。但是也有研究表明,蛹虫草的正常菌株和退化菌株从交配型角度看不存在差异性,一些退化菌株中也存在两种交配型。此外,采用基因工程方法研究说明菌种退化是因为受到了菌丝氧化的威胁,但并未指出其中存在的因果关系,还需在后续研究中加以阐明。营造良好的生产保藏菌株的环境,提高菌株生产子实体的能力,可一定程度上降低菌种退化问题。

在基因组序列分析后发现,蛹虫草中存在诸多有关于腺嘌呤及腺苷代谢方面的基因,不过却没有将ATP转化为dATP的核苷三磷酸还原酶及将脱氧腺苷转化为dATP的脱氧腺苷激酶,所以在蛹虫草的虫草素生物合成中不存在核苷三磷酸还原酶。对蛹虫草虫草素的代谢通路研究后发现,此通路内涉及的部分基因表达在菌丝体阶段与子实体阶段中出现了一定的差异,菌丝体阶段中有大量基因表达上调。所以为了保证蛹虫草虫草素的高产,可尝试扩大菌丝体发酵范围,并且将部分腺嘌呤等物质加入到培养基中来实现。

1.4 人工栽培与产品开发

蛹虫草能够在寄主昆虫上培育子实体。中国是首个通过家蚕蛹或柞蚕蛹人工生产蛹虫草子实体的国家。同时,利用人工培养基也能生产蛹虫草子实体。由于饲养昆虫需要付出较大的成本,通过寄主昆虫获得的子实体价格远远高于通过人工培养基获得的子实体价格。在各类基质下形成的子实体的基因表达谱具有显著的差异化,因此不同的子实体在活性化学成分种类、药理价值上也有一定的差异。虽然越来越多的研究人员深入优化了蛹虫草的液体发酵条件,但我们很难在市场上找到有关于蛹虫草发酵菌丝体方面的产品。

2 蛹虫草的研发问题及展望

当前,蛹虫草已经成为了极为重要的虫草资源,药用价值较高,我国已加大了蛹虫草的研发力度。

但是蛹虫草研发过程中还有一些不足之处,比如未清晰指出使用菌株的具体来源,属于组织分离菌株还是属于单孢菌株如单子囊孢子菌株、单分生孢子菌株。相关研究资料显示,蛹虫草多孢菌株如多子囊孢子菌株、多分生孢子菌株以及组织分离菌株处于同一条件时对子实体的生产能力不稳定;相较于单孢菌株,多孢菌株与组织分离菌株的菌种退化问题更为严重。对蛹虫草的有性生殖规律及子实体发育调控肌理进行了解和掌握后,加强高品质菌种选育成为了蛹虫草研发过程中的重点,这主要是因为野生菌株对子实体的生产能力不强,无法分泌大量的活性物质。当前,从蛹虫草的研发资料中看到,现已确立了部分能够实现子实体与虫草素高产的菌株。

国家加大对蛹虫草研发力度的主要目的是为人类的健康提供优质服务。而培养子实体就是我们坚持不懈的研究目标。当前,我国蛹虫草子实体已得到了规模化栽培,在相关领域中发挥着重要效用。此外,蛹虫草研发过程中,对有关于人体健康的内容应充分重视,比如是否存在农药残留,是否具有较高的重金属离子含量等。然而事实情况却是,一直以来人们都忽视了蛹虫草的安全性,这是我们未来研究开发中必须考虑的重点之一。

结束语

随着蛹虫草药用价值的不断凸显,现已成为了我国的研发重点。本文主要从寄主范围、遗传多样性、分子遗传学与基因组学、人工栽培与产品开发角度指出了蛹虫草的研发现状,同时给出了相应的见解。虽然诸多的药理学与化学成分文献中也对蛹虫草有相关报道,但文献是否正确还无从知晓。所以热衷于该方面研究的人员可参照相关文献开展具体的研发。

[1]樊惠婷,林洪生.蛹虫草化学成分及药理作用研究进展[J].中国中药杂志,2013,38(15).

[2]高雅,金华燕,付鸣佳,沈俊良,李琴.蛹虫草组氨酸激酶基因的序列分析和受蓝光影响的表达[J].应用与环境生物学报,2014,20(1).

[3]万琴,刘向阳,王松涛.蛹虫草液体发酵及其应用的研究进展[J].食品与发酵科技,2017.

[4]张姝,张永杰.冬虫夏草菌和蛹虫草菌的研究现状、问题及展望[J].菌物学报,2013.

[5]詹欢.蛹虫草的有效成分和药用价值及其在食品中的应用[J].粮食流通技术,2016.

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