蛹虫草育种技术的研究进展综述

贾国军 徐盛燕 王剑虹 赵凤舞

蛹虫草育种技术的研究进展综述

贾国军 徐盛燕 王剑虹 赵凤舞*

（兰州职业技术学院生物工程系，甘肃兰州 730070）

蛹虫草是一种食药用真菌，具有重要的药用价值，已经成为近年来研究的热点。随着分子生物学的不断发展，越来越多的育种新技术应用于蛹虫草的育种和种质鉴定。概述蛹虫草人工选择育种、杂交育种、原生质体融合育种、诱变育种、基因工程育种等育种技术的研究和应用进展；针对当前蛹虫草产业发展需求，对蛹虫草育种研究重点提出作者的观点。

蛹虫草；育种技术；研究进展

蛹虫草[(L. ex Fr.) Link.]又称北冬虫夏草、北虫草、蛹草、东北虫草，与冬虫夏草是同属不同种，也是一种久负盛名的食药用真菌。其可全草入药，具特殊的药用价值和滋补功效，含有虫草素、虫草酸、虫草多糖等多种生物活性物质，可促进机体新陈代谢，提高机体的免疫功能[1, 2]。蛹虫草人工培养易形成子实体[3]，我国是世界上第一个用昆虫蛹人工大批量培养蛹虫草子实体的国家。在批量生产中，菌种退化是影响蛹虫草子实体产量和质量的关键因素[4]，优良菌种是提高产量和质量的前提条件。

近年来，蛹虫草优良菌株的选育是研究热点，有关研究报道层出不穷。蛹虫草主要的育种技术包括：人工选择育种、杂交育种、原生质体融合育种、诱变育种、基因工程育种，以及分子标记辅助育种等。利用这些育种技术研究开发具有应用价值的优良品种，可为蛹虫草的产业化、工业化提供优质资源。

1 人工选择育种

人工选择育种是通过对菌丝或孢子进行分离，并加以驯化，最终进行大面积的栽培试验。杜爱玲等采用组织分离法从野生北虫草菌株中分离出高虫草素含量的新品种[5]。李辉平和宋金俤采用孢子分离法成功筛选出子囊座膨大矮化菌株，其子囊座直径和鲜重均优于亲本[6]。王艳华等采用组织分离和孢子分离选育方法，进行尖头及圆头蛹虫草优良菌株的分离选育，通过直接观察法先行初步筛选，进而通过镜检法结合出草试验确认初筛菌株，最终获得优良生产菌株[7]。

2 杂交育种

杂交育种是通过亲本遗传物质的交换和重组等产生有别于亲本的变异，产生新的遗传性菌株或品种。它比诱变育种具有较强的方向性和可操作性。杂交育种是目前食用菌育种中应用最广泛的方法[8]。王宁等利用单孢杂交育种的方法，筛选出草形好、产量高且虫草素含量高的蛹虫草杂交菌株，性状优于亲本[9]。

3 原生质体融合育种

梁宗琦采用原生质体融合和原生质体诱变技术对虫草属真菌进行一系列育种研究，获得了高产、多功能新菌株，并确定了原生质体诱变和融合的条件[10]。周洪英利用灭活原生质体融合法，筛选得到子实体粗壮且虫草素含量高、原基分化早的蛹虫草优良后代，其遗传性状保持稳定[11]。相对于杂交育种，原生质体克服了性细胞的一些不亲合障碍，使远缘杂交成为可能。

4 诱变育种

诱变育种是利用物理或化学方法，诱导蛹虫草遗传因子发生突变，筛选出具有所需要优良性状的突变株。物理诱变包括紫外线、激光、离子束等，化学诱变包括一些烷化剂、亚硝酸、亚硝酸胍、氮芥、硫酸二乙酯等[12]。诱变育种是目前获得优良蛹虫草菌株的最常用的手段。

4.1 紫外线诱变

紫外线诱变通过对特定蛹虫草菌丝原生质体进行诱变，获得稳定性好、生物产量高的品种，是目前使用最简便、安全、有效的方法[13]。车振明等利用原生质体紫外线诱变技术，筛选出子实体产量和虫草多糖含量均明显高于原始菌株的诱变菌株，继代培养和栽培试验表明，诱变菌株的遗传性能保持稳定[14]。周晓东采用紫外线诱变北虫草菌丝体，筛选出变异新菌株，其子实体产量高，耐高温，虫草素含量高[15]。周礼红等通过对蛹虫草原生质体紫外线诱变处理，筛选出虫草素和腺苷含量高且保持稳定的菌株CMM-81[16]。王汉峰等以C-5作为诱变出发菌株，进行原生质体紫外线诱变处理，筛选得到3株遗传稳定性良好的正突变株CY-8，CY-18，CY-25，其纤溶酶产量分别比出发菌株提高了28.58%，28.22%，21.78%[17]。曲鸿雁和郭成金以冬虫夏草与蛹虫草融合株为研究材料，对其进行原生质体紫外线诱变，筛选得到了优良高产菌株Y-90，虫草酸产量是出发菌株的1.80倍；另一优良高产菌株YP-42，虫草素产量是出发菌株的1.33倍[18]。

4.2 离子束诱变

离子诱变育种与传统的辐射法及化学诱变剂相比，具有变异高、突变谱宽、稳定周期短等特点[19]。吕杰等阐明离子束注入生物体诱变的机理，介绍离子束注入诱变食用菌的研究进展，指出低能离子注入诱变技术应用于食用菌育种方面的发展方向[20]。Das小组利用高能离子束辐照技术，筛选得到虫草素产量较高的菌株G81-3[21]。张俊涛等采用60Co辐射，选育获得一株子实体明显增粗的蛹虫草诱变菌株[22]。张红等采用60Co-γ射线辐射诱变方法筛选出子实体虫草素高（9 600 mg/kg）、产量性状稳定、产虫草素能力强的突变高产菌株[23]。刘桂君等的发明专利，提供了所育菌株具有优异的虫草素生产性能，虫草素含量比出发菌株提高8.85倍[24]。贾国军等还利用12C6+重离子辐照选育出北冬虫夏草高产菌株G5。G5具有子实体产量高、多糖含量高、虫草素含量高等特点，应用前景广阔。

4.3 空间诱变

空间诱变育种是在太空特殊的环境条件作用下引起染色体畸变，再经地面选育而获得新品种[25]。目前，我国已经进行了香菇、黑木耳、灵芝等食药用菌的空间诱变试验。温鲁等通过蛹虫草的空间诱变育种试验，筛选出虫草素、虫草酸含量明显提高的新菌株A样品[26]。

4.4 复合诱变

卢翠文等对北冬虫夏草菌丝体片段进行复合诱变，诱变后菌株多糖含量明显增加[27,28]。孟泽彬等采用不同诱变方式对蛹虫草孢子进行诱变，结果表明紫外线诱变的突变株胞外虫草素产量比出发菌株高出很多，在连续培养5代后，仍具有较好的遗传稳定性[29]。马跃腾对秦巴蛹虫草进行紫外和亚硝酸诱变处理，诱变菌株的子座形态和虫草素含量等均有明显改变[30]。刘金彬等利用离子束、亚硝基胍及离子束-亚硝基胍诱变法处理蛹虫草JN168，已初步获得几株较高产虫草素的菌株[31]。

5 基因工程育种

基因工程育种技术是在基因水平上进行遗传操作实现菌种的改良。由于基因工程在食用菌育种领域的应用较晚，发展比较迟滞，在短时间内培育出优良品种是不太可能的[32]。除双孢蘑菇外，目前仅对少数食用菌包括侧耳、香菇、金针菇进行了类似的操作。加强蛹虫草基因工程育种的研究，有望推动蛹虫草产业的发展。

此外，随机扩增多态DNA（RAPD）、简单重复序列间扩增（ISSR）、内转录间隔区（ITS）等分子标记技术，也已日益广泛应用于食用菌遗传多样性和亲缘关系鉴别等相关研究[33]。张云武等应用RAPD标记技术进行的蛹虫草遗传分化研究结果表明，蛹虫草与冬虫夏草、阔抱虫草之间存在显著的遗传差异[34]。

6 展 望

人工栽培的蛹虫草作为野生虫草的替代品，其中某些药用成分的含量高于冬虫夏草，但人工培养蛹虫草子实体影响因子复杂多样，而优良菌种的选育研究则是北虫草研究的重点[2, 35]。

随着人们对蛹虫草遗传规律的深入认识，育种的方法和手段将不断发展和完善。当前蛹虫草基因工程育种处于探索尝试阶段，有待深入开展。综观蛹虫草各种育种方法，笔者认为诱变育种可能在较长一段时间里仍然是蛹虫草育种的主要手段，也是育种技术应用研究的重点，通过诱发基因突变和基因重组，实现蛹虫草遗传基因的改变。

此外，随着基因分子标记技术和基因工程技术的进一步发展，导入优良基因可以有效改良已有的可规模化生产的蛹虫草菌种[36]，促进蛹虫草产业进一步壮大，满足消费者日益增长的需求。

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Research progress on breeding techniques of

Jia Guojun Xu Shengyan Wang Jianhong Zhao Fengwu*

（Department of Bioengineering, Lanzhou Vocational Technical College, Lanzhou 730070, China）

is an edible and medicinal mushroom, which has important medicinal value, and has become a research focus in recent years. With the development of molecular biology, more and more new breeding techniques have been applied in the breeding and identification of. The breeding techniques of, including domesticationbreeding, cross breeding, protoplast fusion, mutation breeding, and genetic engineeringbreeding were reviewed. The breeding strategy ofare offered. Prospectsofbreeding are discussed based on the current demand for the development of.

; breeding techniques; research progress

S567.3

A

2095-0934（2017）05-313-04

兰州市人才创新创业项目（2015-RC-21）；兰州市科技计划项目（2016-3-2）；兰州职业技术学院院内项目（2016B-1）

贾国军（1986—），硕士，助教，主要从事食药用菌领域的教学、科研及育种技术工作。E-mail：jiaguojun@lvu.edu.cn

*通讯作者：赵凤舞（1973—），博士，教授，主要从事生物医药和微生物资源的开发与应用工作