真菌学的发展史.ppt

普通真菌学 第一章绪论 2学时 讲授人 由翠荣手机号本章内容 第一节真菌学的发展史第二节真菌与人类的关系第三节我国真菌学的发展概况 第一节真菌学的发展史 真菌的系统研究至今约有300年的历史 但是它被人类所认识和利用已经有几千年之久 在漫长的历史中 真菌学的发展经历了几个主要的时期 我国真菌学家余永年教授在他的著名论文 真菌学的二百五十年 中 将真菌学发展史分为4个时期 即前真菌学阶段 B C 5000 A D 1700 古真菌学阶段 1701 1850 近代真菌学阶段 1851 1950 和现代真菌学阶段 1951 现在 在周与良和邢来君编著的 真菌学 1986 一书中 依据余永年教授的历史划分而修改为3个时期 古代真菌学时期 1860 近代真菌学时期 1860 1950 现代真菌学时期 1951 1 1古代真菌学时期 1860 国内 食用 药用价值 6000 7000年前的仰韶文化时期 我们的祖先已大量采食蘑菇我国的酿酒史可能始于7000 8000年前的新石器时期南宋陈松玉的 菌谱 公元1245年 和明代潘之恒的 广菌谱 公元1500年 分别记载描述了11种食用菌和19种真菌 真菌直接入药是我国利用真菌的一大发明 公元100 200年最早的药物书 神农本草经 及历代其他本草书中记载了多种真菌的药用价值 如茯苓 猪苓 灵芝 木耳等 茯苓 其菌核是传统的中药材 性干 味甘 入心 脾 肺 肾经 具有利水渗透湿 健脾和胃 宁心安神等功能 是中药 八珍 之一 猪苓 其菌核有利尿 抗肿瘤 提高细胞免疫力 保护肝脏 抗辐射作用 几乎无任何毒副作用 临床应用于配合肺癌患者的化疗 对病毒性肝炎患者疗效显著 灵芝 子实体中药效成分是有机锗 多糖和多种三萜类化合物 长期服用能改善血液循环 使血流畅通 红血球携氧功能增强 促进新陈代谢 延缓衰老 排毒等功效 对高血压 血管硬化 脑血栓 气管炎及癌症均有疗效 国外 真菌分类的研究 英国的Ray 1684 1704 是西方较早用简单的描述语言研究真菌的科学家其次是Magnol 1689 和Tournefort 1694 前者将真菌分类以形态性状作为分类的基础 后者以属名命名随加特征描述和绘图的方法 将真菌分为6组 Micheli 1679 1737 是第一个利用显微镜研究真菌的学者 在1729年出版的 植物新种属 提出了真菌分类的检索表 荷兰人Persoon著有 真菌纲要 欧洲真菌 所采用的真菌分类和研究方法及瑞典人Fries对大型真菌的分类作出的贡献 为后期真菌的研究奠定了重要的基础 1 1古代真菌学时期 1860 此时期人类对真菌的存在有一定的认识 进行了应用和简单的分类 主要依据易于识别的宏观形态来鉴别真菌 建立了简单的描述语言 研究成果的特点 1 2近代真菌学时期 1860 1950 1859年达尔文发表 物种起源 后 德国人De Bary第一个把进化论概念引入真菌分类 先后出版了 黑粉菌 和 地衣 等专著 1866年发表的 真菌的形态学和生理学 提出的分类系统是按照进化顺序排列的 并对真菌的起源和进化进行研究 并创立了 单元论 假说Raulin和Wilders最早研究真菌的生理学 分别指出了Zn元素 生物素 硫胺素 肌醇等对真菌生长的影响 奠定了真菌营养生理的基础 真菌遗传方面的研究 Blakeslee 1904 首先在毛霉目中发现了异宗配合的现象 后被多个科学家在其他真菌中所证实研究了真菌的细胞遗传 如伴性遗传 致死因子 染色体交换等在对脉孢菌遗传性状研究的基础上 用人工方法诱变获得营养缺陷型突变株 推动了遗传和代谢的研究Beadle 1945 在此基础上提出了 一个基因一种酶 的学说 为整个遗传学的研究开辟了生化遗传学的新领域 1 2近代真菌学时期 1860 1950 1 这一时期的真菌分类工作主要是对大量新种的描述以及以往资料的收集和整理 如 意大利的真菌学家Saccardo用拉丁文将全世界已发表的真菌编成25卷的巨著 真菌会刊 2 由于生物进化论的发现和显微镜的发明 真菌学研究进入细胞形态的观察 并以形态特征为依据进行反映自然系统的分类工作 同时以进化论的观点研究生物的遗传性状和生理性状 研究成果的特点 1 近50年 新技术的普遍应用和各门学科的互相渗透推动真菌学的迅速发展例1 电子显微镜的发明以及电镜新技术 如冰冻蚀刻 立体扫描等技术的应用 为真菌学由细胞水平进入分子水平的研究创造了良好的条件 电子显微镜可观察到真菌的细微结构和亚显微结构 如鞭毛的9 2结构 脉胞菌细胞壁的四层结构等 1 3现代真菌学时期 1951 鞭毛的9 2结构 每根鞭毛的外面都有一层膜 膜内有11根纤丝 其中9根较大的周围纤丝包围着两根较细的位于中心的纤丝 A 最外层是无定形葡聚糖 B 糖蛋白形成的粗糙的网 埋在蛋白基质中 C 蛋白质层 D 最内层是放射状排列的几丁质微纤丝层 E 细胞膜 2 近30年 化学和生物学技术的发展和应用 使真菌在生物合成途径 比较酶学 胞壁成分 核酸及碱基比例 核酸的分子杂交和基因结构表达等方面研究有迅速的发展 3 现代真菌学时期 1951 3 医药健康方面的认识和应用广谱抗生素 免疫抑制剂和激素的长期使用 导致真菌系统病的不断出现 其中许多是条件致病菌 进一步的研究改变了真菌只能引起 疥癣之疾 而不受重视的局面真菌的药用价值日益受到重视 在当前的抗癌药物筛选中 已发现40个属的真菌发酵物具有抗癌活性 主要是真菌多糖和萜烯类化合物负面影响 真菌毒素的毒性和致癌作用亦引起重视如目前已知200多种的真菌毒素中 至少有10多种可引起人和实验动物致癌 如黄曲霉毒素 杂色曲霉素等 4 真菌的分类以进化论为理论基础 近30年呈现百家争鸣的局面 出现了许多新的分类系统 如Whittaker 1969 的五界系统 Cavalier Smith 1988 1989 生物八界系统等 详述后面章节 5 菌蕈学 MushroomScience 新兴应用真菌现代学科包括菌种培育 堆肥制备 段木准备和栽培管理等 1 3现代真菌学时期 1951 6 真菌遗传学的研究 通过电泳核型分析对丝状真菌中具有重要应用价值的菌株的染色体基因组分离成完整染色体带 从而获得染色体的数目和基因组的大小 研究了近40个属的真菌 为其基因杂交定位和基因作图研究提供了遗传背景 70年代发展起来的丝状真菌原生质体融合技术为真菌遗传物质的转移和重组提供了方便和有效的方法 使种间甚至属间杂交成为可能 1 3现代真菌学时期 1951 真菌学研究在这一时期有了较全面的发展 无论是在真菌的细微结构 生理生化 遗传变异 DNA重组 还是医学真菌 药用真菌 食用菌 真菌毒素以及系统分类诸方面都进入了快速地全面发展时期 第二节真菌与人类的关系 1 真菌的工业应用2 真菌与农业生产3 真菌与医疗卫生 2 1真菌的工业利用 甘油发酵是真菌工业利用的一个最早事例目前美国仍采用耐高渗酵母大规模生产甘油有机酸的工业生产 采用真菌发酵的方法如食品添加剂的柠檬酸 乳酸 葡萄糖酸 苹果酸等酶制剂工业 550种酶制剂有1 3是真菌生产如淀粉酶 蛋白酶 脂肪酶 纤维素酶食品工业 真菌发酵制备各种调味品及食用菌的栽培和食用调味品 酱油 腐乳 豆瓣 食醋及各种名酒等食用菌 各种蘑菇 银耳 木耳 猴头等 酵母菌与人类 曲霉是做酱 酿酒 制醋的主要菌种 毛霉的用途 生产有机酸 生产酶制剂 生产腐乳 豆豉 食用菌 香菇 平菇 草菇 羊肚菌 口蘑 松口蘑 木耳 银耳 猴头菌等 草菇 羊肝菌 长裙竹荪 猴头菌 金针菇 美味牛肝菌 蒙古口蘑 银耳 香菇 真菌在其他工业也有广阔的前景单细胞蛋白的生产造纸工业的纸浆发酵纺织工业的织物退浆石油工业的石油脱蜡负面影响 真菌常引起食品 如蔬菜 水果 谷物等 的霉变和工业产品的霉腐变质 2 2真菌与农业生产 负面影响 真菌所引起的植物病害 在历史上曾给人类带来严重灾难1845年欧洲流行马铃薯疫病 potatolateblight 5 6马铃薯被毁 爱尔兰死亡人数约为100万 164万人逃荒到北美1943年发生在孟加拉国的稻胡麻斑病 ricebrownspot 水稻颗粒无收 引起饥馑 200万人死亡我国1950年北方发生的小麦锈病 小麦减产60亿千克 1952年棉花真菌病害 损失籽棉达800万千克 卵菌纲的致病疫霉引发的马铃薯晚疫病 半知菌类的平脐蠕孢属引发稻胡麻病 担子菌的柄锈菌引发小麦锈病 2 2真菌与农业生产 正面影响生物防治方面 真菌杀虫剂的应用苏联 法国 南非等应用蝗虫霉 Entomophthoragrylli 防治蝗虫中国用白僵菌 Beauveriabassiana 防治松毛虫美国用大链壶菌 Lagenidiumgiganteum 防治稻田的环带库蚊真菌能促进植物的生长有些真菌与植物的根结合在一起形成菌根 能分解长石 磷石 木质素等难以分解的物质作为营养 使石缝中长出苍松翠柏有些植物的种子 如天麻 需要菌根菌 蜜环菌 才能萌发 生长 同时真菌在其生长发育过程中还能分泌生长素 赤霉素 异生长素 吲哚乙酸 等 促进植物的生长 云杉芽虫幼虫 被真菌寄生 捕食线虫真菌 蜜环菌与天麻 菌根 与植物共生 2 3真菌与医疗卫生 药用活性抗癌药物 如猪苓多糖 灵芝多糖 香菇多糖等抗菌素 如A Fleming 1929 青霉素的发现 1940年由牛津大学的Florey Abraham Chain等应用于临床实验 1956年的第二个抗菌素的发现 头孢霉素 甾族的激素类药物 如肾上腺皮质激素及各种性激素 已成为口服避孕药的主要成分 过去这种药物因为需要在高温高压下进行化学合成 生产是极端困难的 现在利用真菌和其他微生物可以在常温常压下完成这些合成过程 冬虫夏草 茯苓 灵芝 2 3真菌与医疗卫生 真菌病作为病原微生物侵入人体和动物体 引起浅表组织 如皮肤 毛发和指甲等 和深部组织 如脑及神经系统 肺及呼气系统 骨骼 内脏等 的病变 手癣 脚癣 真菌毒素和致癌作用11世纪欧洲发生的麦角中毒事件19世纪末俄罗斯东西伯利亚地区发生霉变谷物人畜中毒症 造成中毒性白细胞缺乏病 20世纪50年代日本的黄变米中毒症 是由于贮藏米时含水量超过14 15 而引起霉变所致 美国佐治亚洲家畜食用霉变玉米而引发的急性致死性肝炎60年代英国的火鸡黄曲霉毒素中毒症 1960年经大量研究发现黄曲霉毒素的致癌作用 迄今已发现10余种真菌的有毒代谢物可以致癌 毒蘑菇80余种 误食后易引起腹鸣 呕吐 幻觉 狂笑 精神错乱等 产生毒素 100余种 如黄曲霉毒素 使食品 贮藏物质受损 第三节我国真菌学的发展概况 了解 古真菌学时期 祖先积累了丰富的真菌利用经验和知识 表现在以下方面 酿酒 礼记 齐民要术 记载了制曲酿酒的方法 宋代红曲的出现是祖先制曲 酿造和菌种保藏的伟大发明和创造医药 汉代的 神农本草经 到明代李时珍的 本草纲目 历代医药书中均有药用真菌的记载人工培蕈 历史记载 人类最早栽培的蕈菌是木耳 第二个为香菇 皆起源于中国1000年前 而西欧国家最早栽培的双孢蘑菇 于1650年起源于法国 晚于我国600多年 近代真菌时期 我国的真菌研究远远落后于国际水平 18世纪中叶 19世纪后期 西方传教士将真菌的研究传入中国 调查了我国自然资源并采集了大量植物和真菌标本20世纪20年代 我国的真菌学研究开始于植物病害的研究 1916年张祖纯调查鉴定了北京地区的植物病害及病原真菌47种对真菌的分类工作始于胡先骕先生 他编著了江西 浙江两省的真菌采集记 之后戴芳澜 邓叔群 魏景超等做了大量的研究报告 出版了许多总结性和专业性著作 如 中国真菌名录 水稻病原手册 中国的真菌 中国黑粉菌 中国真菌总汇 真菌鉴定手册 等到60年代 在真菌系统学研究方面 从过去的以 描述科学 为主的方式进入了 实验真菌学 领域 我国真菌学的研究步入全面发展时期 这一时期以中国科学院微生物研究所真菌研究室的群体为代表 特别是余永年教授的研究工作对我国现代真菌学的研究有着重要的贡献 目前真菌学的研究得到了长足的发展 培养了一批真菌学的研究人才 建立并形成了中国真菌学专业研究队伍 成立了中国真菌学会 1993年改为 中国菌物学会 组建了中国孢子植物志编辑委员会 真菌地衣系统学开放实验室和出版 真菌学报 1997年改为 菌物系统 等刊物 使真菌学的研究进入全方位的发展时期 研究的领域涉及真菌的分类和资源 真菌的形