食用菌生产技术食用菌菌种选育09

1、第一讲 概 述食用菌遗传与育种技术,遗传与变异 何谓遗传?“种瓜得瓜，种豆得豆”，“龙生龙，凤生凤”，物种代代相似的现象即为遗传。 何为变异?“一母生九子，九子各有别”，这种子代与亲代之间以及子代相互之间的不同即为变异。遗传和变异是对立统一的一对矛盾，它们相辅相成，缺一不可，遗传是生物生存和繁衍的基础，它使物种相对稳定；变异是生物进化的动力，它造就了生物大千世界,和其他生物一样，食用菌的遗传与变异亦符合对立统一规律。从统一角度来看，食用菌的遗传性是很稳定的，但有时会因条件的变化而发生变异； 有变异才有新品种； 在生产上培育的还有白色金针菇、白色木耳、白色灰树花等新品种,第二节 食用菌的繁殖方式

2、,第一节 食用菌的生活史,第三节 选种技术,第四节 育种技术,主要内容,教学目标：掌握常规菌种筛选技术；掌握孢子及组织分离技术；基本掌握诱变育种和细胞质融 合育种技术。 教学重点： 组织分离技术、孢子分离技术,食用菌遗传与普通遗传学的关系,1. 遗传学的研究对象,遗传学的研究对象,普通遗传学,Triticale, a hybrid grain derived from wheat and rye, produced as a result of applied genetic breeding experiments,普通遗传学,The effects of breeding and sele

3、ction, as illustrated by the production of this Vietnamese pot-bellied pig,第一节 食用菌的生活史 食用菌的生活史，是指从孢子萌发，经历菌丝体、子实体阶段，直到产生第二代即同一种孢子的全过程,一、伞菌的生活史,1.担孢子萌发 2.单核菌丝（初生菌丝）开始发育。 3.两条可亲和的单核菌丝进行质配。 4.质配形成异核的双核菌丝。多数种类的双核菌丝可见锁状联合,5.在适宜的环境条件下，双核菌丝体组织化，开成各种食用菌所特有的子实体。 6.来自两个亲本的一对交配型不同的单倍体核在担子中融合，进行核配，形成一个双倍体核。 7.双倍

4、体核进行减数分裂，结果产生四个单倍体核，原担子变成担子小梗。 8.各个单倍体核分别移至担子小梗的顶端，形成担孢子。至此，一个完整的生活史结束了,二、有性生殖过程中细胞核的变化 一是质配后开始的异核双核阶段，即异核双核期。具有产生子实体的能力。 二是核配后开始的短暂的双倍核期。 三是核配马上进行减数分裂，每个细胞中都有4个单倍体核，称为单核期，此期亦短暂,食用菌的生活史,生活史 life-cycle（lifehistory） 食用菌生活史，一般是指从孢子菌丝子实体孢子的整个生长发育循环周期,返回本节,返回本节,食用菌的繁殖方式主要有2种，即无性繁殖和有性繁殖,第二节 食用菌的繁殖方式,一、无性繁

5、殖,不通过有性生殖细胞的结合，而由亲代直接产和新个体的生殖方式叫无性繁殖，食用菌的无性繁殖主要有以下几种形式： 1.可以菌丝断裂的方式繁殖： 2.以产和无性孢子的方式繁殖：如香菇产生节孢子，双孢蘑菇产生次生孢子，草菇产生厚垣孢子，黑木耳产生钩状分生孢子等。 3.以出芽方式繁殖,二、有性繁殖 通过有性生殖细胞的结合，产生新个体的繁殖方式，叫有性繁殖,孢子核基因的不同就决定了其所萌发成的单核菌丝的不同性别。有性繁殖根据进行质配的单核菌丝的性别，又可以分为以下两种形式。 （一）同宗结合： 1.初级同宗结合 由单个孢子萌发而形成的菌丝体，无需亲和性，很快发展成双核菌比体，并通过锁状联合增殖。每个细胞内

6、的两个核没有遗传上的差别，均能形成子实体。例如，草菇,2.次级同宗结合 减数分裂后4个子核，“雌雄”两两相配分别通过孢子梗（小梗）进入孢子，形成2个含有异核的孢子。这种担孢子一旦萌发，初期为多核，随之产生隔膜，将每一个细胞分隔成只含有2个核的细胞。顶端细胞核又不断再进行分裂，到一定程度又再被横隔成每一细胞内只含有2个核的菌丝，周而复始。这种双核菌丝具有结实性，称之为次级同宗结合。例如，双孢菇,二）异宗结合 异宗结合是一种“雌雄不同株”自身不孕的有性生殖方式。在担子菌亚门中，异宗结合占90%，主要有两种形式,二）异宗结合,在异宗接合中，菌丝体的性别是由遗传因子“性基因”决定的。 多数食用菌的初生

7、菌丝有“雌”“雄”之别（常用“+”、“-”表示）。尽管“雌”、“雄”菌丝在形态上看不出什么差异，但同性别的菌丝间永不亲和。它们的子实体只有在经过异性的菌丝细胞发生融合后才能生育，人们称这种接合方式为异宗接合（或称自交不育,常见种类,平菇、香菇、大肥菇、糙皮侧耳、毛柄金钱菌、四孢磨菇、木耳、毛木耳、光帽鳞伞菌等都是异宗接合的代表,1.二极性异宗结合,有些食用菌，它们的性别只是由一对遗传因子Aa所决定，因此，它们产生的孢子或孢子或由孢子萌发的初生菌丝不是A型便是a型。四个担孢子分属二种类型，两、两相似，称为二极性（bipolarity,属于二极性的初生菌丝只有能组成Aa的联合时彼此才是亲和的，其可

8、育率为50%； 如光帽鳞伞、木耳、半球盖菇Strop-haria semiglobata（Fr.）Quel及齿菌属、鬼伞属中的一些种,2.四极性异宗结合,香茹、侧耳、毛木耳、蜜环菌、蘑菇及某些鬼伞等的性别是由二对独立分离的遗传因子Aa、Bb所决定，因此，这些食用菌产生的四个担孢子各代表一种基因型，即为AB、Ab、aB、ab四种类型，称为四极性（tetrapolarity,可育率,而属于四极性的初生菌丝则只有能产生Aa、Bb的组合时才是性亲和的。 因此，遗传因子AB的只有与遗传因子ab的初生菌丝配对，Ab只有与aB配对时才亲和，而其他各种组合均不受孕，可育率为25%（但属于不同产地的品系间的配对

9、不受此限制,2.四极性异宗结合 由同一子实体所产生的担孢子萌发的菌丝间进行交配时，唯有1/4的交配组合能产生可孕的双核菌丝,属于二极性或四极性的组合情况表,S（sterile），表示两者不亲和；F(fertile)，表示两者可育,注 意,大部分食用菌的性接合属于“四极性”，约占整个食用菌总数的57%； 属于“二极性”的食用菌约33%； 另外10%的食用菌属于自交亲和类型,重要意义,研究食用菌的性别在生产上是十分重要的。属于同宗接合的品种，可以用单孢子纯菌丝来栽培。 异宗接合的品种，如果靠单孢子萌发的菌丝体不会形成正常的子实体，它们必需通过不同性别的单孢子或单核菌丝间的配对才能完成其生活史,菌种

10、选育的主要方法,自然选育(人工选择育种） 诱变育种 杂交育种 原生质体融合育种 基因工程育种,一、自然选育,将自然界的优良品种选育出来、保留纯种品系，并进一步繁衍的育种方法,关于菌种的选育正确的是（ ） A、自然选育的菌种不经过人工处理 B、通过有性杂交可形成工程细胞C、诱变育种原理的基础是基因突变 D、采用基因工程的方法可构建工程菌 （C、 D对) 菌种选育一定要人工选育吗？自然选育的菌种不经过人工处理，对吧？ 答：不完全对。 自然界有些菌的产量一般不能达到人们所需要的要求，需要进行人工选育。如：如白灵菇,食用菌的种性是通过菌丝体的繁衍逐代传递的，所以自然选择就侧重于在不同菌株之间进行，而不

11、是在同一菌株的后代中进行,食用菌自然选育的基本流程,收集品种资源,生理性能测定,品种比较试验,扩大、示范推广,重点介绍,2.方法 品种资源的收集. 尽可能的收集有足够代表性的野生菌株。确定采种的目标，采集点的地理条件，并做好详细的采集记录,生理性能测定 标本采集后应尽快采用多种分离方法获取菌株，随后，立即用平板做拮抗试验（即分离的菌株菌丝两两配对接入同一平板培养基内），适温培养，经十余日，不同菌株的菌落内是否出现拮抗线，同时还可在平板或生长测定管上测定菌丝生长速度及对温度的反应,菌株比较 比较各菌株的优劣，详细记录各菌株的产量、菇形、温性、干鲜比、始菇期、菇潮间隔、形态等。为了试验的准确性，要

12、保证菌种的质量，培养基配方，接种，管理措施等可能影响结果的因素，尽可能使之一致。试验还应按生物统计原理进行安排,扩大试验 上述的品种评比结果仅是个阶段性的成果，还应和当地的当家菌株同时进行栽培，证实它是更优良的菌株。 示范推广 经扩大试验后，将选出的优良品种放到有代表性的试验点进行示范性生产，待试验结果进一步确定之后，再由点到面推广,二、菌种分离 什么是菌种的分离呢？ 将有价值的子实体的局部组织、孢子或基内菌丝移接到斜面试管培养基上，获得纯培养菌丝的操作称为菌种分离,一）种子资源的获得 种子资源的获得有野外采集和栽培场所采集两种途径。野外标本的采集，主要适用于食用菌的野生种驯化、遗传育种、生理

13、生态以及各种研究用的一级种的分离。而在食用菌栽培上的一级种的分离，其种菇的来源主要是从栽培场中经留种获得的,种菇（耳）的选择 分离对象应从当地当家品种，或从外地引进并经大面积栽培后表现出高产、稳产的菌株中选择。留种种菇要求菇形理想，长势健壮，无虫无病的子实体,成熟度的选择 组织分离一般选择幼菇，即器官分化尚未结束时采摘。此时菇体正在生长。从最旺盛的“生长点”挑取组织，其菌丝萌发快，长势好，而且操作时，组织块纤维化程度低，容易挑取,二）菌种分离 菌种分离可以分为孢子分离、组织分离和基内菌丝分离三种。 1.分离前的准备 培养基的选择 通常使用PDA培养基。特殊分离培养时，常采用相应的培养基,种菇的

14、预处理 种菇采摘后，若种菇水分太高，菇盖沾粘，可适当风干后再进行分离。胶质耳只能用无菌水多次冲洗，无菌滤纸吸干，然后让耳片子实层上重新产生成熟的孢子供分离，这样可降低污染率,2、组织分离,伞菌组织分离法 组织分离时，用75%酒精棉球擦拭双手及接种工具。点燃酒精灯， 将尖头镊子烧灼灭菌；随后将种菇纵向撕成两半，于菌柄、菌肉 交界处切取火柴头大小的组织块，迅速抖落到试管中，烧灼管口 及棉塞，塞上棉塞。这些操作都是在酒精灯火焰无菌区域进行的,胶质菌类组织分离法 一种方法是将耳片反复用无菌水冲洗，切成0.5cm 小块移入培养基，于28下进行培养； 另一种方法是剖取尚未展开耳片的耳基团内的组织 块进行分

15、离,菌核的组织分离法 一些药用菌如茯苓、猪苓、雷丸都有菌核。进行组织 分离时，采用含浆汁多的菌核。在无菌的条件之下， 将菌核剖开，于菌核的附近，剖取蚕豆大小的菌核组 织块移入斜面培养基上，在26-30下培养,特特殊的组织分离,2. 菌 索 分 离,3. 子 实 层 分 离,1. 生 长 点 分 离,3.木腐菌基内菌丝分离 把分离用菇木的部分或全部的表面在火焰上轻燎。 取小刀在火焰上灭菌，对准菇木上菇柄（耳基）的着生位置切成两半。 确定欲分离菌丝在菇木上的位置，再次用火焰灭菌过的小刀，在欲分离部位刻划数个井字。 用火焰灭过菌的接种钩，钩取一小块木屑（绿豆大小或更小）移接于斜面培养基。 接种后将试

16、管置于2527下培养，促使其恢复。近风干的种木内菌丝常处于休眠状态。接种后，种木吸湿，菌丝逐渐恢复生长。如果短期时间内分离物未曾发，则可保留至4周后，再断定分离是否成功,孢子分离主要是指利用子实体上产生的成熟 有性孢子分离培养获得纯菌种的方法。分为多孢 分离与单孢分离两种。 （一）多孢分离,4.孢子分离技术,1. 种 菇 孢 子 弹 射 法,2. 帖褶法,3.褶上涂抹法,4.空中孢子捕捉法,5.钩悬法,6.试管插割法,此法方便快捷，成功率高，是多数菌种孢子分离 的主要方法。适合于大型子实体的孢子分离。 具体操作方法是： 无菌操作迅速用无菌试管取下组织块。 用接种镐将组织块推至距斜面培养基 1c

17、m处，塞好棉塞。于25-28条件下 见光竖立培养至12小时左右，在无菌 操作条件下用尖头镊子取出组织块。 继续暗光培养，2-3天后，萌发成星芒 状的单孢子菌落,所谓单孢分离即从收集到的多孢子中将单 个孢子分离出来，分别培养，作为育种的材料。 1.涂抹法：用已沾湿无菌水的接种针，从孢子印 上沾取孢子，在无菌条件下，插入盛用无菌水的 小试管内振荡稀释成适宜浓度的孢子悬浊液。随 后无菌条件下划线培养,二）单孢分离,2.梯度稀释点样法 用同样的方法制成浓度较高的孢子悬浊液。同时取灭菌过 的空试管数根，排序编号。按无菌操作规程获得一系列的 不同浓度梯度的孢子悬浮液。再用毛细管在各个梯度孢子 液中取样培养

18、，单孢萌发后菌丝便长入小培养基块中，再 将其转移到试管斜面上培养获得单孢培养物,二、杂交育种技术,一）、杂交育种的原理 食、药用菌的杂交是指不同种或种内不同株系之间的交配，通过基因重组产生新个体。 种内不同株系之间的交配有利于杂种优势的选育，则尤为重要,二）、杂交育种的方法 1.选择亲本： 2.单孢子分离 3.单孢子杂交配对,4.转管繁殖 将可亲和的组合移入新的斜面保存备用。 四极性的异宗结合的食用菌，由于自交不育，经配 对后，凡出现双核菌丝的组合，并能正常结实者，即证 明杂交成功。 次级同宗结合食用菌（如双孢蘑菇），首先经过单孢 子分离、培养，获取不孕菌丝。随后进行不孕性菌丝间的 配对,5.

19、初次筛选 经过初步筛选，淘汰大部分表现一般的菌株。 经初筛后再做出菇试验比较，选出优良菌株,6.复筛 通过栽培比较，选出少数性能优良的菌株。出菇鉴定包 括如下几个方面： 菌丝生长速度： 出菇菌块（袋）的表型特征： 子实体表型特征： 测定其最适生长温度、湿度等。 计算子实体的产量,7.小面积栽培试验： 将复筛菌株置于不同地域的栽培区进行栽培，以 考察其适应性与性状的稳定性，并做相关的详细 记录,8.大面各示范推广： 逐步扩大栽培面积，进行示范性的推广，将种性 优良、优质高产的菌株逐渐定为当家菌株。 9.为确定保留下来的杂交新品种正式定名，并申 请有关部门批准,细胞工程重点研究和开发的是细胞融合技

20、术和细胞 培养技术。细胞融合技术是人们按照需要，使两个 不同遗传特性的细胞，融合成一个新的杂种细胞， 从而人工构建新型细胞，这个细胞兼有两个亲代细 胞的遗传特性,细胞工程在食用菌育种中的应用,原生质体融合育种protoplast fusion,概念：通过人为方法，使遗传性状不同的两细胞的原生质体发生融合，并进而发生遗传重组以产生同时带有双亲性状的遗传性稳定的融合子（fusant）的过程，称为原生质体融合,适用范围：各种生物细胞都能进行原生质体融合，包括各种原核生物、真核微生物以及高等动植物和人体的不同细胞,意义：70年代后发展的一种育种新技术，继转化、转导和接合之后一种更有效的转移遗传物质的手段。原生质体融合不仅能在不同菌株或种间进行，还能做到属间、科间甚至更远缘的微生物或高等生物细胞间的融合,发展点,有关原生质体融合的遗传机制，尚未研究清楚，目前还在探索中。 在食用菌育种中已有应用。例如：黑木耳与毛木耳；平菇与杏鲍菇的融合育种等,原生质体融合的主要步骤,选择亲株除壁制备原生质体 制备原生质体 原生质体融合 原生质体 再生 壁再生 筛选优良性状的融合重组子,原生质体融合的优点：