转mfc基因草菇的遗传稳定性分析与草菇高产菌株选育

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草菇(Volvariella volvacea)营养丰富,味道鲜美,有一定的医用价值,是世界产量第五的重要食用菌,也是我国主要出口菇类。草菇有较强的纤维素分解能力,能消耗大量的农业废料。然而,草菇的生物学效率低、不耐低温的特性,限制了草菇的生产和储运。随着基因工程的发展,外源基因能否在转基因生物后代中稳定遗传是人们普遍关注的问题。而关于转基因食用菌的后代遗传稳定性的研究报道很少。   本文采用单孢分离和组织分离相结合及诱变育种的方法选育高产耐低温草菇新菌株,并对草菇的工厂化栽培模式和出菇、退化机制进行了探讨,同时对转多功能纤维素酶基因(multi-functional eellulase gene,mfc)草菇的遗传稳定性进行了研究。主要内容及结果如下:   1.对TO代7株转mfc基因草菇菌株(TV-m3、TV-m5、YV-m7、TV-m8、YV-m9、TV-m13和TV-m14)进行栽培实验,结果表明:转mfc基因草菇的平均生物学效率(17.67±1.24%)显著高于对照V23草菇菌株(12.69±1.31%)。其中TV-m3、TV-m7、TV-m9和TV-m13的子实体产量提高较大。   2.对TO代转mfc基因草菇进行无性继代稳定性分析,结果表明:7株转mfc基因草菇能够稳定地无性继代10次以上。   3.对TV-m3、TV-m7、TV-m9和TV-m13用单孢分离方法进行有性后代的遗传稳定性分析。结果表明:T1代菌株的PCR阳性菌株为24.75%,T2代菌株的PCR阳性菌株为5.32%,T3代菌株的PCR阳性菌株降为0.61%。T1、T2、T3代转基因草菇在多次继代之后,PCR和Southern杂交检测为阴性,显示外源基因丢失。   4.将草菇V23原生质体经过0℃低温胁迫108h后,筛选获得菌丝较耐低温的菌株V23a。以V23a为出发菌株,采用单孢分离和组织分离相结合的方法选育草菇高产耐低温草菇菌株。结果表明:在110株单孢分离菌株(SIS)中,可出菇的菌株子实体产量差异较大,但均低于对照菌株V23。将SIS菌株进行组织分离获得组织分离菌株(TIS),TIS菌株的产量比SIS菌株均有不同程度的提高,增长率最高可达87.18%,在其中选育出l株高产菌株Va2,其生物学效率高出对照V23菌株14.2%。   5.采用紫外诱变和IiCl诱变分别选育高产耐低温草菇菌株,结果表明:紫外诱变和LiCl诱变各获得耐受0℃低温40h以上的菌株10株;栽培实验表明紫外诱变菌株Vu4和LiCl诱变菌株Vc9比V23的生物学效率分别提高了5.62%和6.29%,为筛选出的高产菌株。   6.对Va2、Vu4、Vc9进行产量评比和草菇工厂化栽培模式探讨,结果表明:三种栽培方式下,3株草菇新菌株均比对照V23的生物学效率有了一定的提高。筐栽模式下,Va2的生物学效率最高(19.17%),袋栽横置模式下,Vc9和Va2的生物学效率最高(23.12%和22.66%),袋栽竖置模式下,Vu4生物学效率最高(17.15%)。袋栽横置时,所有菌株的生物学效率可达到最高,是草菇工厂化生产的推荐栽培方式。   7.将Va2、Vu4、Vc9和对照V23,在广州白云区蚌湖菇厂进行规模化栽培,结果表明:Va2生物学效率显著高于Vu4、Vc9和V23,是4个菌株中最高产的菌株;4株菌株的子实体外型存在差异;子实体的温度敏感性实验表明,Vu4、Vc9的低温耐受能力显著高于Va2和V23。   8.对同一表型(气生菌丝多、厚垣孢子少),不同生产性状的草菇菌株进行DNA-AFLP分析,结果表明:单孢分离菌株Va2与对应的组织分离菌株Va2/T,在190对引物扩增过程中,没有出现差异片段;两个单孢分离菌株Va2和Va104之间有差异片段;V23与单孢分离菌株Va2之间有差异片段;出菇菌株V23、Va2、Va2/T与不出菇菌株Va104之间有差异片段,可能存在与出菇相关的基因序列。Blastn和Blastx比对结果表明,11条差异片段的DNA序列在GenBank未找到有效的同源序列,均为未报道基因。   9.草菇菌种的保藏和退化实验表明:液体石蜡保藏法为草菇菌种的最佳保藏方式;在三种培养基(稻草培养基、废棉培养基和稻草麸皮复合培养基)中定期继代对草菇退化的影响差异不显著;在橡胶塞的试管中每两个月继代一次的草菇菌种退化最慢;从PDA平板中部和内部继代的菌株退化情况显著慢于从PDA平板外部继代的菌株。   综上所述,本研究用单孢分离、组织分离、紫外诱变和LiCl诱变育种法,选育出3株高产耐低温的草菇新菌株,用DNA-AFLP对不同生产性状的草菇进行了分析,同时探讨了草菇工厂化栽培模式、草菇保藏方法和退化机理,并深入分析了转咖基因草菇的遗传稳定性,为今后草菇的育种研究提供理论依据。
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