茯苓wolfipoiaous研究进展

茯苓wolfipoiaous研究进展

椰子茯苓是一种重要的中药。在中药中，配合率很高。有“十药九剂”的理论。只有在2015年的《中华人民共和国药典》中，有200多种茯苓和中药。《博物志》《抱朴子》《通典》《本草纲目》等古籍中记载茯苓是由松树、松脂等灵气所化,黄庭坚诗中写到茯苓有“个个教成百岁人”的神奇功效,这些记载神化了茯苓但同时也客观地描述了茯苓的形态以及生境,其无苗无叶无花无实,常生于松树之下,有大有小,大可数斤,外皮黑色,内白色,又有赤白之分,并记载有卧于松根之上者名曰“茯神”(《神农本草经》将茯苓列为上品,“久服安魂养神,不饥延年”(除药用以外,茯苓也被列入了既是食品又是药品的物品名单,药食两用为其提供了更大的市场空间。2016年茯苓出口量6189吨,出口额达3662万美元,位列中药材出口前三(/a/233466317＿502015)。虽然茯苓菌核的人工栽培在我国有多年的历史,并形成了一定的规模,但其基础研究不足,产业发展中面临菌种退化、品种混乱、资源消耗大等诸多问题。本文对茯苓的生物学研究、菌核栽培等现状进行综述,分析科学研究和产业发展中存在的问题,并对未来的研究进行展望,以期促进茯苓的深入研究及产业发展。1茯苓pachynaciniz茯苓隶属于真菌界Fungi、担子菌门Basidiomycota、多孔菌目Polyporales、多孔菌科Polyporaceae、沃菲卧孔菌属Wolfiporia(/)。自19世纪以来,国外学者就开始了对茯苓的研究,确认茯苓是一种真菌,但并未发现其有性阶段。1822年Schweiniz将其列为半知菌类小菌核菌属,定名为SclerotiumcocosSchwein.,并被Fries认可引用,Fries同时又根据Schweiniz的描述将其更名为Pachymacocos(Schwein.)Fr.。直至1922年德国生物学家茯苓在古籍中记录广泛,因此名称也较多。汉代《史记》将茯苓称之为伏灵、伏神,魏朝《广雅》记载为茯蕶,唐代《酉阳杂俎》记录为绛晨伏胎,明代《记事珠》记为不死面,明代《本草纲目》记为茯兔,清代《滇南虞衡志》记载为云苓(2椰子移植型及生活史研究2.1茯苓交配型的研究根据单孢萌发生成的菌丝能否单独完成生活史将真菌分为同宗结合与异宗结合。真菌交配型的研究对于阐明其生活史及杂交育种有重要价值,因此在茯苓的交配系统方面开展了较多的研究,但不同的研究者得到的结论不同。早期的研究认为茯苓为具有锁状联合的二极性异宗结合(综上所述,目前茯苓交配型研究结果有次级同宗结合和二极性异宗结合两种观点。两种交配类型的育种方法截然不同,明确其交配类型对于其生活史和育种工作都至关重要,交配型的确认需要结合组学研究和子实体产生两方面来进行。2.2茯苓子实体形成茯苓食用和入药部分均为菌核,因此栽培以获得菌核为目的,子实体并未受到广泛的关注,但子实体是茯苓进行有性繁殖的重要结构,也是完成生活史的重要部分。子实体的形成除了与菌株相关外,温度有较重要的作用。Xuetal.(2014)报道黑暗培养30d后,22℃为子实体最佳形成条件;2.3茯苓子实体的确定茯苓具有典型的担子菌生活史特征。绘制的茯苓生活史明显遗漏一些过程。茯苓子实体既可以由菌核形成也可以由菌丝体直接形成。茯苓可以产生双核、单核和无核的孢子,并且部分单孢可以形成子实体以及存在核的异质性等(3椰子茯苓核的栽培3.1菌株原生质体融合和诱变育种茯苓人工栽培已经具有500多年的历史,中国、韩国、日本等多个国家均有栽培。由于交配型的不确定,育种工作显得较为盲目。生产上茯苓菌株多为菌核分离,长期无性繁殖导致菌种同质化和退化,少量的育种工作集中在原生质体融合和诱变育种两个方面。较多学者对茯苓原生质体制备及再生的条件进行了研究(目前国内使用的茯苓品种较少,菌株CGMCC5.78为中国科学院微生物研究所陈燕妍老师于上世纪70年代分离,生产上简称为5.78,目前仍为茯苓栽培的当家品种。此外,湖北中医学院王克勤老师团队选育的Z1品种目前在大别山地区广泛栽培。3.2松树段发菌时间及肉引接种时间早期以长有茯苓菌丝的松木和嫩茯苓切片作为菌种使用,由于以松木段发菌时间长,使用肉引存在时间长、成本高等问题,之后发展了代料菌种。目前茯苓原种、栽培种的配方,主要是以松木屑、松木片、松木块作为主要材料,以麦麸、米糠作为主要氮源(3.3木引的概念传统的茯苓接种方式主要包括“木引”和“浆引(肉引)”。所谓木引是指以长有茯苓菌丝的松木和普通松木放在一起,使其传播菌丝的方法;浆引是指将嫩茯苓切片,内流白浆,将带浆茯苓片接种在松木上发菌的方法(3.4种栽培方式后期管理方式的比较茯苓栽培模式主要包括树蔸栽培、松木段栽培和代料栽培等。树蔸栽培主要集中在伐区,伐过的松树留下的树蔸用于栽培茯苓。几种栽培方式后期管理方式相似,但是前期差异较大。树蔸栽培需要进行亮蔸处理,也就是将砍伐后的松树蔸侧根挖出,只留几根将其余的在根部切断,所留伐根削掉3–5条树皮,进行晾晒处理(除了栽培方式外,人们在控制特定的位置结苓方面也做了很多努力,目前可以通过在特定位置放置肉引来控制结苓位置,从而避免可能出现的跑苓问题,并且茯苓在质量上也有所提高(4碳源对tata和黑松聚糖模式的影响组学研究主要包括基因组、转录组、蛋白组和代谢组等研究。茯苓的转录组目前已有一些研究。比较了分别以葡萄糖、结晶纤维素、美洲杨木Populusgrandidentata和美国黑松Pinuscontorta为唯一碳源条件下的转录组和分泌蛋白组。发现相较于葡萄糖作为碳源,在以结晶纤维素、山杨木和美国黑松为唯一碳源的情况下,分别有30、183和207个基因上调表达4倍以上,质谱分析显示17个糖苷水解酶类蛋白在一个或多个木材基质中上调表达,同时观察到与铁稳态、铁还原和胞外过氧化物酶相关基因上调表达,这种表达特点和同为褐腐菌的鲑色波斯特孔菌Postiaplacenta(Fr.)M.J.Larsen&Lombard基因表达模式显著不同。5茯苓与食用菌产量的相关性作为药食两用的茯苓,在医药、食品、护肤品等中均有广泛应用。通过智慧芽专利网站(/home)以标题和摘要为范围进行数据检索,发现截止2018年9月10日,茯苓相关专利数目远远高于食药用菌灵芝、虫草(包括冬虫夏草)和猪苓、香菇等。香菇作为国内产量最大的食用菌,相关专利数目为10497条,与茯苓相差有4倍之多(图2)。限定以题目为搜索范围检索“茯苓”,共检索到专利1369条,包含外观设计专利58组,实用新型专利92组和发明专利987组。逐一对专利内容进行分类,发现茯苓专利主要包含了食品、药品、栽培、功能成分、包装、机械设备、护肤品等几个方面,具体数据见图3。总体来看,茯苓食品相关专利(包括保健食品)最多,其次是药品相关,然后是机械设备和成分及功能相关专利。作为常用配伍成分,虽然茯苓常出现在中药方剂中,但多不以茯苓作为主要名称,因此以标题作为检索对象可能遗漏了大部分的中药相关专利。对不同年份茯苓申请的专利数目统计分析,发现茯苓专利申请高峰在2014–2016年。同时对知网茯苓相关论文进行统计,发现自上世纪90年代以后茯苓相关研究论文呈现大幅度上升,目前茯苓相关文章每年达六七百篇之多(图4)。总体看来与专利数目变化趋势相似,并且仍呈现出上升的趋势(/)。6问题和视角的现状6.1茯苓亲水性菌株的筛选蕈菌的交配系统是由众多的复等位基因构成的交配型因子所控制的,是蕈菌遗传学研究的重要内容。相对于子囊菌来说,担子菌的交配型研究更为复杂,但不管是属于次级同宗结合的双孢蘑菇还是属于二极性异宗结合的滑子蘑,其交配型都已经被确定(目前国内栽培使用的茯苓菌种多为中国科学院微生物研究所陈燕妍老师分离的菌株CGMCC5.78和湖北中医学院王克勤老师团队选育的Z1品种。虽然各地的菌株有多个名称,但是我们初步的遗传多样性分析发现其亲缘关系较近,导致生产用菌种同质化严重。因此亟需保护野生茯苓种质资源,并加强育种研究。6.2dna指纹图谱分子身份证是基于分子标记构建的作物品种数据化的DNA指纹,将品种特征数字化,能够明确区分不同品种之间的差异。早期主要用于植物作物品种的区分,例如油菜、绣线菊、桃、水稻等(6.3作物产量和品质下降连作障碍是指连续两年或两年以上在同一块土地上种植