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金针菇杂交育种中亲本菌株的选择模式

2020-03-01 来源:独旅网
福建农林大学学报(自然科学版) 第39卷第4期 Journal of Fujian Agriculture and Forestry University(Natural Science Edition) 2010年7月 金针菇杂交育种中亲本菌株的选择模式 江玉姬 ,赵书光 ,谢宝贵 ,邓优锦 ,刘新锐 ,王宏雨 , (1.福建农林大学茵物研究中心,福建福州350002;2.福建农林大学食品科学学院, 福建福州350002;3.福建农林大学生命科学学院,福建福州35000:2) 摘要:对23个菌株进行ISSR聚类分析,选择遗传距离较远的5个菌株,通过PDA平板拮抗试验验证它们为不同的菌株; 测定了这5个菌株的脱氢酶活性、羧甲基纤维素酶活性、菌丝生长速度,并建立了它们与产量的关系.结果表明:上述指标 与产量有较高的线性正相关;用这些指标来预测菌株的产量和杂交优势,不需进行繁琐、周期较长的出菇试验;用这种模式 来选择金针菇杂交育种中的亲本,具有简便、快速等优点,可以缩短杂交育种的周期. 关键词:金针菇;杂交育种;亲本菌株;模式 中图分类号:Q 939.96 文献标识码:A 文章编号:1671-5470(2010)04-0403-06 Model of selecting parent strains for Flammu ̄na velu ̄pes hybridization breeding JIANG Yu-ji ’ ,ZHAO Shu—guang ・。,XIE Bao—gui , ,DENG You-jin , ,LIU Xin—rui ' ,WANG Hong—yu ’ (1.Mycolo ̄cM Research Center;2.College of Food Science;3.College of Life Science, Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou,Fujian 350002,China) Abstract:Five strains of Flammulina veluti ̄s were screened by ISSR cluster analysis from 23 strains.More genetic diversity exis- ted among 5 strains.They were also veriifed to be diferent strains through antagonistic test on PDA flat.The correlations between dehydrogenase activity and yield,CMCase activity and yield,mycelila growth rate and yield,were established.The results showed that the correlation between these indexes and yield were positively linear.The yield could be forecasted according to these indexes without cultivating test.The model of selecting parent strains for Flammulina velutipes hybridization breeding was constructed,which was handy and economic. Key words:Flammulina velutipes;hybridization breeding;parent strain;model 金针菇是目前食用菌工厂化周年栽培的主要品种,而菇体颜色是金针菇重要的商品性状.国内外市场 上白色品种最受消费者青睐,售价也高于黄色品种.但白色品种的生长周期比黄色品种长,产量也较低.培 育高产优质的白色金针菇品种是当前的重要任务,其中杂交育种是当前食用菌育种中应用最广、效果最显 著的一种手段,而亲本的合理选择是杂交育种成败的一个关键环节¨ ].陆准 对香菇杂交育种中亲本的 选择进行研究,在金针菇杂交育种中,用聚类分析、RAPD技术选择亲本已有一些报道n ].但将聚类分 析、RAPD技术与生理生化指标相结合来选择杂交亲本,尚末见报道.本文将形态、生理生化特征和分子生 物学手段相结合研究金针菇杂交育种中亲本选择的模式,为金针菇杂交育种中亲本的选配提供依据. 1材料与方法 1.1供试菌株 23株金针菇菌株:均为福建农林大学菌物研究中心收藏与保存(表1). 1.2培养基 PDA培养基:200 g马铃薯+20 g葡萄糖+20 g琼脂+1000 mL水,pH值自然. 收稿日期:2009—09—09 修回日期:2010—03—12 基金项目:福建省自然科学基金资助项目(2006J055);福建省科技厅资助项目(2007N0003、2008SZ0002). 作者简介:江玉姬(1965一),女,教授.研究方向:微生物学.Email:jyj1209@163.corn.通讯作者谢宝贵(1962一),男,教授.研究方向:食用 菌.Email:mrcfafu@163.13om. ・404・ 福建农林大学学报(自然科学版) 表1供试菌株 Table 1 Strains used ila the test 第39卷 序号 1 2 3 4 5 6 7 菌株 号 FOtX)3 F0o()5 FOOtJ6 FO0t)8 OOt)F9 1;001 0 O01F12 品种 98 8801 147 8909 088 金13 金2l 子实体颜色 白 白 自 白 自 黄 自 序号 13 14 15 16 17 18 19 菌株编号 O018 FF0019 O020 FF0027 O030 F170031 F0033 品种 金杰二号 Gdden.f.v 川金二号 三明一号 杂19 FL98 FL987 子实体颜色 黄 黄 黄 黄 黄 自 自 8 9 FO0 a L3 FOOl4 金7 自l5 黄 白 20 21 170034 OO35 FF23 金3 黄 自 10 OOl5 F自金 白 22 F0036 白208 自 I1 12 FO016 O017 F金自一号 金白8901 黄 白 23 F0037 13. v 黄 栽培料培养基:37%棉籽壳+37%干杂木屑+24%麸皮+1%糖+l%碳酸钙,料水比为1-1.3左右, pH自然. 羧甲基纤维素钠培养基(CMC-Na):5 g羧甲基纤维素钠+0.5 g MgSO4+2 g KH2PO4+2 g酵母粉+ 15 g琼脂+1000 mL蒸馏水. 1.3 23个菌株的ISSR聚类分析 分析了福建农林大学菌物研究中心提供的23株金针菇ISSR分子标记电泳图谱l-5 ;在ISSR电泳图上 寻找可用于品种鉴别的多态性条带,对ISSR扩增片段进行统计,有该多态性条带的记为“1”,无多态性条 带的记为“0”;将统计的“0—1”数据输入DPSv 6.55数据统计分析软件中,根据Jaccard聚类距离采用类平 均法(UPGMA)进行0—1聚类分析,生成遗传聚类图和相异系数表 J.计算Jaccard相异系数,其公式为: D =1一X /(X +置+ ) 式中,D f是菌株i和J.的Jaecard相异系数,置表示X菌株特有的带数, 表示y菌株特有的带数, 表示 、l,菌株共有的带数.D 范围为0—1,D 越接近于0,表示两菌株间的相似性程度越高;当D 越接 近1时,表示两者的相似性程度越低.从聚类图中得到种问杂交和种内杂交所用菌株的亲缘关系 】. 1.4 5株菌株的拮抗试验 将菌株以“品”字型接种于PDA平板培养基上,5个菌株间彼此相互配对,2个接种块之间相距2 cm 左右.用封口膜封口后,置于25 cC智能人工气候培养柜中恒温培养.当各菌株的菌落前端彼此接近时,观 察5个供试菌株之间的拮抗反应,并记录结果. 1.5 5株菌株的生理生化特征 1.5.1 菌丝生长速度斜面菌种转接于PDA斜面培养基上,置于25℃智能人工气候培养柜中恒温培养 至菌丝长满试管斜面;然后,挑取斜面前端约O.5 cm 大小的菌种块转接到PDA(20 mL)平板培养基上,培 养皿直径为9 C1TI,用封口膜封口后置于25℃智能人工气候培养柜中恒温培养;当菌落直径达到4—6 cm 时,以接种块为圆心,在半径3 cm的圆周上,使用口径为O.7 cm的打孑L器打孔制备接种块,以确保所有接 种块的菌龄、体积一致. 将制备好的不同菌株的接种块分别接种于PDA平板培养基上,每个菌株5个重复,置于25 qC智能人 工气候培养柜中恒温培养.当菌落直径达到2 cm时,在菌落边缘画线作为菌丝生长起始线( ),然后继续 培养.当生长最快的菌株即将长满PDA平板时取出所有的培养皿,在菌落边沿再画一终止线( :),用直尺 测量起始线与终止线之间的距离,将此距离除以培养天数(d)即为菌丝平均生长速度. 菌丝平均生长速度=(L:一L )/d 1.5.2脱氢酶活性按照1.5.1中的方法制备接种块,备用.将配制好的0.1%(体积分数)溴百里香酚蓝 溶液稀释25倍后,分别取稀释液5 mL加到已写有标签的试管中,每支试管加人5个接种块,每个菌株3 个重复;振荡至菌块没人BTB溶液中,塞上硅胶塞后,置于35℃隔水式恒温培养箱恒温培养,1 h后振荡 第4期 江玉姬等:金针菇杂交育种中亲本菌株的选择模式 ・405・ 试管,使接种块与BTB溶液充分反应;2 h时后,取出试管摇匀.将反应液注入7 mL离心管中,以不加接种 块的BTB溶液为对照,用轻便色彩色差仪测定不同菌株的亮度值. 1.5.3羧甲基纤维素酶(CMC)相对活性将不同菌株接种块分别接种于羧甲基纤维素钠平板培养基上, 每个菌株3个重复,25℃恒温培养7—10 d.当菌丝生长最快的菌株即将长满平板时,用0.25%(体积分 数)刚果红染色30 min;然后倒去染液,用1 mol・L NaC1漂洗5 min后倒去NaC1;再用1 mol・L HC1 漂洗15 min,倒去HC1洗液后用直尺测量CMC—Na培养基上透明圈的半径,并分别计算不同菌株的CMC 相对活性 . CMC相对活性=透明圈半径/培养天数 1.5.4 出菇试验按配方配制栽培料,采用规格为17.5 cm X40 cm X0.05 cm的聚丙烯塑料袋装袋,装料 高度约15 cm,中间预留直径2.5 cm、深12 cm的接种穴,湿料约1000 g,上下松紧一致,料面平整,塞上棉 花塞,0.14 MPa高压灭菌2.5 h后,冷却备用. 采用“两点”接种法接种,每个菌株接6袋,置于可控温控湿的菌种培养室发菌.发菌期间室内温度为 20—22℃,空气相对湿度60%左右,避光并适当通风.当菌丝吃料2—3 em左右时,用记号笔沿菌丝前端 画一条初始线( ),5—8 d后,沿菌丝前端画一条终止线(L2),并计算菌丝的平均生长速度(计算方法同 1.5.1).菌丝发菌满袋后,继续后熟培养1周,并逐渐降温;然后,将菌袋移出菇房进行出菇管理.出菇采用 “再生法”,诱蕾阶段保持12—13℃,子实体生长阶段保持6—8℃,弱光,每天间歇通风2—3次,空气相对 ∞馏∞ M "驺 ∞器器裟  门 柏 竹 弘弘裟  湿度85%一90%¨ .出菇期间记录5个菌株的单袋产量. 1.6数据处理 试验数据采用DPSv 6.55数据处理软件进行分析,各处理平均数间的多重比较采用邓肯氏新复极差测 验. 2结果与分析 2.1 ISSR聚类分析 使用DPSv 6.55数据处理软件,采用类平均法 (UPGMA)进行0—1聚类分析,得到23个金针菇菌株 的ISSR遗传聚类图(图1).从图I可以看出:23个金 针菇供试菌株的相异系数为0—0.55;FO008与FO009、 FO010与FO013、F0019与F0030之间的相异系数接近 0,因此两两之间可能是同物异名.在D=0.42相异系 数水平上,可将23个供试菌株划分为5类,各类型的组 成见表2. 表2中的类别5和类别2(除F0005、F0012外)为 黄色金针菇品种;类别1、3、4为白色金针菇品种;黄色 品种与白色品种之间的遗传差异较大,有丰富的多态 性.除F0027(类别5)外,黄色品种之间的遗传差异不 大;同样,除F0006和F0036外,白色品种之间的遗传 图1 ISSR聚类分析图 Fig.1 Dendrogram of 23 stains based on ISSR 差异也不大.23个菌株几乎可以分成黄色和白色菌株两大类,但没有完全分开.类别2中FO005、FO012是 白色品种,可能是引物不够多的缘故,也可能是因为这2个菌株是杂交菌株,虽然它们的子实体颜色为白 色,但它们更多遗传了黄色品种的遗传物质,具体原因有待进一步研究. 根据ISSR聚类分析结果(图1),有代表性地选择5株交配型不同、遗传距离较远的菌株:黄色菌株为 三明一号(F0027,主栽品种,交配型A3A4B3B4)、Gdden.f.v(FO019,野生品种,交配型A1A2B1B2),白色 菌株金21(FOOl2,交配型A1A10B1 B2)、白15(F0014,交配型A2AxB2B3)和金3(F0035,交配型 A2A8B2B3),共5个菌株.测定它们的生理生化指标,以研究这些生理生化指标与产量的关系. .406. 福建农林大学学报(自然科学版) 第39卷 2.2拮抗试验 5个菌株的拮抗试验结果见表3. 由表3可知,5个供试菌株之间均存在一定的 表3 5个菌株PDA平板拮抗结果 ’ Table 3 Antagonistic results of 5 strains On PDA iatf 拮抗关系,表明5个供试菌株之间存在一定的遗传 差异性,属于不同的金针菇菌株.此结果与ISSR聚 类分析结果相符合. 2.3菌丝生长速度 菌丝生长速度测定结果见表4,通过差异显著 和F0027三个菌株之间差异不显著,菌丝平均生长 。】“一性分析可知:在PDA平板培养基上,F0012、F0019 表示菌株之间拮抗较强. ”表示菌株之间无拮抗;“+”表示菌株之间有拮抗;“++” 速度大于0.53 cm・d~;F0014和F0035两个菌株之间差异也不显著,菌丝平均生长速度小于O.40 cm・ d~;可以将它们分为两类,这二类之间菌丝生长速度存在极显著差异。 在栽培料培养基中,菌丝生长速度测定结果及差异显著性分析见表5.从表5可知,5个菌株的菌丝生 长速度与在PDA平板培养基上的一致.其中,F0027菌株的菌丝生长速度最快,为0.53 cm-d ;FO014菌 株的菌丝生长速度最慢,为O.25 cm・d~.F0012、F0019和F0027归为一类;FO014和F0035为一类,这二 类之间存在极显著差异.从表4、5可知:在PDA平板培养基和栽培料中,5个菌株的菌丝生长速度较一致. 表4 5个菌株在PDA平板上菌丝生长速度显著性分析 Table 4 Signiifcance analysis of 5 strains mycelil agrowth rate on PDA plate 表5 5个菌株在栽培料中菌丝生长速度显著性分析 Table 5 Signiifcance analysis of 5 strains mycelil agrowth rate in culivattion materilsa 2.4脱氢酶活性 用色彩色差仪测定的脱氢酶活性以及差异显著 性分析见表6.5个菌株之间存在极显著差异,其中, 表6 5菌株脱氢酶活性差异显著性分析 Table 6 Signiifcance analysis of dehydrogenase activity of 5 strains 三明一号(F0027)的脱氢酶活性最大,D值为19.35; 白15(F0014)的脱氢酶活性最小,D值为6.47. 2。5 CMC相对活性 5个菌株的CMC相对活性测定结果见表7. 从表7可以看出.,在CMC Na平板培养基上,5 个供试菌株之间的CMC酶活性存在一定差异. D值表示色彩色差仪测定时仪器自动显示的数值,D值越大表 F0027与F0012之间以及F0012与F0019之间差异 均不显著,F0027与I ̄3019、F0035、F0014之间差异示菌株的脱氢酶活性越大・ 显著;F0012、F0019、F0027三个菌株归为一类,F0014与F0035归为另一类,两类菌株之间存在极显著差 第4期 江玉姬等:金针菇杂交育种中亲本菌株的选择模式 ・407・ 异.CMC相对活性最大的菌株为F0027. 2.6出菇试验 出菇试验测定结果见表8. 表7 5菌株PDA平板CMC酶活性显著性分析 Table 7 Signiicance analfysis of CMC activity 0f 5 strains on CMC—Na flat 表8 5菌株在栽培料中单袋平均产量显著性分析 Table 8 Signiifcance analysit of 5 strains single—bag average yield in cultivation materilsa 从表8中可以看出,5个菌株的单袋平均产量之间存在一定差异.在5%显著水平上,F0027与FO019、 F0019与F0012及F0014与170035之间差异不显著;F0027与其它4株之间差异显著.在1%显著水平上, F0027、F0019、FO012之间,以及FOOl4与F0035之间差异不明显. 据5个菌株之间单袋平均产量的差异性可以将菌株分为两大类,即,FOOl2、F0019、F0027三个菌株归 为一类,F0014与F0035归为另一类,两类菌株之间存在极显著差异.其中,F0027菌株的单袋平均产量最 高,为203.2 g;FOOl4菌株的单袋平均产量最低,为90.9 g. 5个菌株的满袋时间等农艺性状见表9. 从表9可以看出,5个菌株栽培料的满袋天数、 表9 5菌株出菇农艺性状 Table 9 Agronomic character data of 5 strains 现蕾天数、采收天数等性状之间存在一定差异.菌丝 长满袋所需的天数,F0027菌株最短,为27 d;而 F0035菌株最长,为35 d.F0019与F0027菌株现蕾最 早,为28 d;而FO014菌株现蕾最迟,为36 d.FO019 与F0027菌株57 d后即可以采收;而F0014菌株最 迟,68 d后才可以采收. 2.7 5个菌株脱氢酶活性与产量的关系 对5个菌株的脱氢酶活性与单袋平均产量之间的根关性进行分析,结果见图2.从图2可以看出,5个 菌株的脱氢酶活性与单袋平均产量之间的相关系数R =:0.9077,表明二者之间存在较高的线性相关.脱 氢酶活性高的菌株,其鲜菇的单袋平均产量也较高.脱氢酶活性由高到低排列如下:F0027>FOOl2> FOOl9>F0035>FO014.不同菌株的单袋平均产量由高到低排列如下:F0027>FOOl9>FOOl2>F0035> FOOl4.上述两者高低排列顺序基本一致,说明可以用菌株脱氢酶活性来预测菌株产量.因此,脱氢酶活性 可以作为选择杂交亲本的一个指标. 2.8 CMC活性与产量的关系 对5个菌株的羧甲基纤维素酶与单袋平均产量之间的t相关性进行分析,结果见图3. 从图3可以看出,5个菌株的CMC酶活性与单袋平均产量之问的相关系数R :0.9568,表明二者之 间存在较高线性正相关,即CMC酶活性高的菌株,其鲜菇的单袋平均产量也相应较高.CMC酶活性由高 到低排列如下:F0027>FOOl2>F0019>F0035>FO014,与7--同菌株产量的高低排列顺序基本一致,因此, CMC酶活性的高低可以作为选择杂交亲本的一个指标. 2.9菌丝生长速度与产量的关系 5个菌株在PDA平板上的菌丝生长速度与产量的关系见图4, 商丝生长速度与产量有较高的正相关, 说明菌丝生长速度可作为预测菌株产量的一个指标,因此,可以作 选择杂交亲本的一个指标.5个菌株 在栽培袋中菌丝生长速度与产量的关系见图5,菌丝生长速度与产量也有较高的正相关,2种培养基上菌 丝的生长速度与产量的相关系数十分接近.因此,可以PDA平板上的菌丝生长速度作为选择杂交亲本的 ・408・ 福建农林大学学报(自然科学版) 第39卷 枥2 2, 指 个 ∞∞如∞∞0 ∞\.軎 斟 : ∞ \ 饪、 蕃 O 5 l0 15 20 脱氢酶相对活性 CMC-Na相对酶活性 图2 5个菌株脱氢酶相对活性与产量之间的关系 Fig.2 The relationship between dehydrogenase activity and yield of 5 strains 250 ∞200 图3 5菌株CMC相对酶活性与产量之间的关系 ig.3 The relFationship between CMC actiivty and yield of 5 strains 250 200 150 loo 5O O 蚓鲁l50 loo 50 O 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 O.6 O O.1 0.2 O-3 0.4 0.5 O.6 菌丝生长速度/(cm・d ) 菌丝生长速度/(cm・d ) 图4 平板上菌丝生长速度与产量的关系 Fig.4 The relationship between yield and mycelial growth rate Oil plate 图5栽培袋中菌丝生长速度与产量的关系 Fig.5 The relationship between yidd and myeelial growth rate in cultivation materials 3结论 在食用菌杂交育种中,通过同工酶分析¨川、配合力分析 和多个与产量和质量相关的经济性状的测 定来估算遗传距离大小,选择杂交亲本,获得了具有杂种优势的优良菌株.本文首先用菌株ISSR聚类分析 结果,选择遗传距离较远的5个菌株,通过PDA平板拮抗试验验证它们为不同的菌株.测定了这5个菌株 的脱氢酶活性、CMC活性、菌丝生长速度,并建立了它们与产量的关系.结果表明,这些指标与产量之间有 较高的线性正相关,可用这些指标来预测菌株的产量,不需经过繁琐、周期较长的出菇试验,为金针菇杂交 育种中亲本的选择建立了一个模式.用这种模式来选择金针菇杂交育种中的亲本,具有简便、快速的优点, 可以缩短杂交育种的周期.本研究选择黄色菌株三明一号(F0027)、白色菌株金2l(FO012)和金3(F0035) 为金针菇“三交”育种的亲本材料. 参考文献 [1]詹才新,朱兰宝,杨新美.RAPD技术在金针菇杂交育种中的应用[J].食用菌学报,1995,2(1):7—11. 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