香菇主要育种技术研究进展

赵 妍， 林 锋, 2， 宋春艳， 谭 琦， 尚晓冬， 陈明杰， 2

(1. 上海市农业科学院食用菌研究所 上海市农业遗传育种重点开放实验室 农业部南方食用菌资源利用重点实验室 国家食用菌工程技术研究中心， 上海 201403; 2. 上海海洋大学食品学院，上海 201306)

香菇主要育种技术研究进展

赵 妍1， 林 锋1, 2， 宋春艳1， 谭 琦1， 尚晓冬1， 陈明杰1， 2

(1. 上海市农业科学院食用菌研究所 上海市农业遗传育种重点开放实验室 农业部南方食用菌资源利用重点实验室 国家食用菌工程技术研究中心， 上海 201403; 2. 上海海洋大学食品学院，上海 201306)

香菇是仅次于双孢蘑菇的世界第二大类食用菌，在中国食用菌产业中占有举足轻重的地位。综述了香菇的主要育种技术及其应用研究进展，包括人工选择育种、杂交育种、诱变育种、原生质体融合育种、基因工程育种以及分子标记辅助育种等，并针对当前香菇产业发展需求，对香菇育种今后的发展方向进行了展望。

香菇; 育种技术; 育种趋势

香菇[Lentinulaedodes(Berk.) Sing.] 又名香信、冬菇，其味道鲜美、营养丰富，含有较高的蛋白质、氨基酸、维生素以及矿质元素，素有山珍、菇中之王等美称[1]，具有增强免疫力、抗肿瘤、降血压、降血脂、保肝护肝等药用功效。在1997年，中国香菇产量已达到115.2万吨，占世界香菇总产量的87.2%，成为世界上最大的香菇生产国、出口国及消费国[2]，此后中国香菇产量逐年增加，据中国食用菌协会统计到2013年其总产量上升至635万吨。香菇的育种技术亦日趋成熟，目前主要的育种技术包括：人工选择育种、杂交育种、诱变育种、原生质体融合育种、基因工程育种以及分子标记辅助育种等，借助这些育种技术人们已获得了一批在生产上具有应用价值的香菇新品种。

1 人工选择育种

人工选择育种即采用人工方法定向选择并不断积累自然条件下发生的有益变异，最终获得生产上所需要的新品种。人工选择育种是食用菌发展初期选育优良品种简单而有效的方法之一，是各种育种方法的基础。自然条件下香菇不同极性的孢子相互接触后会产生多种基因重组，为香菇育种提供了最初的原始材料，根据育种目的来挑选符合要求的香菇菌株。例如以温度为选种目标时，应到相应的纬度或海拔地区选种[1]。选种后通过组织分离获得纯种，然后经栽培试验验证后进行示范推广。优良香菇品种“广香5号”、“广香7号”、“广香9号”、“241”、“8210”等都是通过人工选择育种方法获得的[3]。值得一提的是，杨菁与黄大斌[4]从印度尼西亚引进热带地区栽培的香菇品种，进行驯化栽培试验后，得到了属性良好、出菇率高、抗逆性强的菌株，对解决香菇夏季高温栽培问题，保证周年有鲜香菇供应具有重要的应用价值。

2 杂交育种

杂交育种是遗传物质在细胞水平上的重组，建立在双亲性状优势互补的基础上，作为目前香菇新品种选育中最重要、最有效的技术手段，为中国香菇产业的迅猛发展和跃居世界领先水平做出了卓越的贡献[5]。Elliott[6]认为只基于单个孢子、多个孢子甚至是组织分离的品种选育虽然可以在短时间内获得进展，但是效果不可能像人工杂交方法那么有效，他还发现可育菌株交配的杂交结果不容易检出，最好的方法是选用不育菌株进行杂交。在香菇杂交育种中，应用最广泛的是单单杂交与双单杂交两种育种手段。

单单杂交是指从子实体中收集单孢或者通过原生质体单核化获得单核菌丝，将不同交配型的单核菌丝进行对峙培养，挑取具有锁状联合的双核体作为杂交后代，通过栽培试验验证，筛选出符合生产目标的优良杂交子。借助单单杂交手段，福建省三明真菌研究所蔡衍山与黄秀治[7]选育出木屑袋栽香菇优良菌株“Cr-20”和“Cr-62”。张善财等[8]以7个亲本的单孢萌发菌丝体进行杂交组合，共进行了1212个配对，经过5年的出菇试验，最终培育出适合北方气候特点的高产优良菌株“1363”。陈世通等[9]以香菇栽培品种“大山18”和云南野生香菇“11-1”为亲本，将孢子萌发的单核菌丝体进行随机配对杂交，并利用ISSR分子标记验证了最终获得的45个杂交菌株是真正的杂合子。谭琦等[10]以香菇野生种“0426”和栽培种“Le1”为亲本，利用原生质体单核化技术，通过再生得到单核体菌丝，由两亲本的单核体菌丝进行香菇单单杂交育种，经过栽培出菇试验，最终培育出香菇新品种“申香8号”。双单杂交则将需要改良菌株的原生质体单核体作为受体，以能提供改良菌种所需性状的双核菌株为供体，进行非对称杂交。该育种方法具有减少杂交后代筛选工作量和缩短育种时间的优点，后代的表型则更趋向于受体。谭琦等[11]利用原生质体单核化技术获得香菇栽培种“26”的原生质体单核体，以其为受体，选用栽培种“苏香”为供体，通过双单杂交，选育出“申香10号”。宋春艳等[12]利用原生质体单核化技术取得香菇菌株“939”和“135”的单核体，通过单单杂交和双单杂交成功培育出香菇新品种“申香16号”。这些杂交香菇新品种由于具有优质、高产、抗逆性强、栽培适应性广等特点，已陆续在中国香菇主产区应用，部分已成为香菇主栽品种。

3 诱变育种

诱变育种是利用物理或化学方法，使香菇遗传物质发生改变，引起遗传性状发生突变，并筛选出具有所需优良性状突变株的育种方法。常用的物理诱变剂包括紫外线、60Co-γ、激光、X射线等，常用的化学诱变剂有亚硝酸、亚硝酸胍、氮芥、硫酸二乙酯等。诱变育种具有速度快、收效显著、方法简便等优点，在科学实验和实际生产上已得到广泛应用。王澄澈等[13]将香菇栽培菌株原生质体经紫外线诱变后得到105株再生菌株，分别与亲本菌株的菌丝生长速度、产量及出菇期进行比较，部分再生菌株获得了早熟、高产的优良特性；经继代培养证明，这些再生菌株获得的优良特性稳定。邵伟等[14]也利用紫外线诱变香菇的原生质体，经筛选后获得1株富硒菌株，并且该菌株富硒性状能够稳定遗传，栽培试验发现其子实体硒含量高达38.64 μg/g。汪昭月等[15]对香菇“7402”与“79027”进行物理、化学诱变处理，并将得到的诱变菌株进行出菇栽培和生化测定，发现这些诱变菌株的酯酶、过氧化物同工酶、多酚氧化酶活性都发生了变化，表明编码这些蛋白的基因位点发生了改变。窦会娟等[16]利用60Co-γ射线对香菇原生质体进行诱变，获得多糖含量高产菌株，突变菌株的多糖含量比出发菌株提高了20.6%。

4 原生质体融合育种

原生质体融合是指脱壁后不同遗传类型的香菇原生质体，在融合剂的诱导下发生融合，最终达到部分或整套基因组的交换与重组，进而产生香菇新品种的过程。原生质体融合技术应用于香菇育种后发展迅速且日趋成熟，先后有香菇种内融合、种间融合及属间融合的报道。邢振楠等[17]以香菇商业栽培菌株“135”与“396”为亲本进行种内原生体融合，将酯酶同工酶作为遗传标记，选育出了适宜小兴安岭气候条件的香菇新菌株。上海市农业科学院食用菌研究所的育种者们将香菇“8001”和虎皮香菇“223”进行种间原生质体融合，得到32个种间融合子，经培养都能形成原基并发育成子实体[18]。杨土凤等[19]对平菇和香菇进行属间原生质体融合，并研究了融合新菌株的生物学特性，发现融合新菌株的菌丝生长速度以及木质素酶、纤维素酶活力都得到显著提高。

5 基因工程育种

基因工程是在基因水平上进行遗传操作实现菌种改良，借助人为方法从某一供体生物中提取所需目的基因，在离体条件下用适当的限制性核酸内切酶切割，将其与载体连接一并导入受体细胞中进行复制与表达，从而达到选育新品种的目的[20]。目的基因的获取是基因工程育种的首要条件。目前香菇中有许多基因已被克隆，如疏水蛋白基因Le.hyd1、Le.hyd2[21]、纤维素酶基因cel6B[22]、线粒体中间肽酶基因le-mip[23]及部分与子实体生长发育相关的基因[24-26]，而香菇全基因组框架图的构建使得目的基因的获取时间大幅度缩短[27]，为香菇基因工程育种的发展奠定了坚实的基础。遗传转化是香菇基因工程育种的重要环节。目前香菇上常用的遗传转化方法有PEG法、电激法、农杆菌介导法、限制酶切介导法等。孙丽等[28]利用PEG法实现表达载体p301-bG1(含有香菇三磷酸甘油醛脱氢酶启动子驱动下的gus和除草剂抗药性基因)对香菇原生质体的转化，并在含40 μg/mL除草剂的CYM再生平板上，得到了抗除草剂及含有GUS活性的转化菌株。Kuo等[29]以香菇孢子和菌丝体为试验材料，采用电激法将含有gpd启动子和gus的表达载体成功转化香菇，转化效率为每微克DNA可获得30～150个转化子。喻晶晶[30]和喻义赣[31]分别以农杆菌为介导，构建了香菇遗传转化体系。关于香菇限制酶切介导法的遗传转化体系研究也较多，Irie等[32]采用该方法后，使突变基因在香菇中的转化效率提高了2倍左右；Hirano等[33]运用限制酶切介导法，以香菇内源gpd为启动子，成功地将hph转入并实现表达。

6 分子标记辅助育种

分子标记技术是通过检测生物个体在基因或基因型上的变异来反映生物个体间的差异[34]。RAPD(Random amplified polymolphic DNA)、RFLP(Restriction fragment length polymorphism)、ISSR(Inter simple sequence repeat)、SRAP(Sequence-related amplified polymorphism)、AFLP(Amplified fragment length polymorphism)、SCAR(Sequence-characterized amplified regions)等是食用菌遗传育种研究中最常用的标记方法，广泛用于遗传多样性与亲缘关系分析、杂交亲本选择与杂交子鉴定、功能基因克隆、遗传图谱构建与农艺性状QTL定位等方面。Liu等[35]将特异的RAPD、ISSR、SRAP条带转化为SCAR标记，用于评价24株商业栽培香菇菌株的遗传多样性，结果表明这些菌株的遗传差异较小，建议在进行育种时应引入野生香菇种质。随着分子生物学研究的深入开展，SSR(Simple sequence repeat)、SNP(Single nucleotide polymorphism)、TRAP(Target region amplified polymorphism)、IRAP(Inter-retrotransposon amplified polymorphism)、REMAP(Retrotransposon-microsatellite amplified polymorphism)等新型分子标记技术逐渐被开发应用。在香菇野生种质资源和栽培种质资源的遗传多样性研究方面，肖扬在开发SSR、TRAP、IRAP、REMAP标记引物的基础上，评价了这些分子标记在香菇种质资源遗传多样性研究中的适用性，为进一步利用香菇种质资源选育优良品种奠定了基础[36-37]。同时在香菇L135菌株全基因组测序完成的基础上，研究者们利用新开发的200对SSR标记，对25份经国审认定的香菇商业菌株进行了遗传多样性分析，并构建了多位点SSR指纹图谱[38]。由于香菇属于典型的四极性异宗结合蕈菌，A、B两对交配型因子相互协同，对交配、结实等关键发育过程的遗传调控具有决定性作用，因此研究者做了大量的相关工作。最近Au等[27]与Wu等[39]分别研究了香菇A交配型位点与B交配型位点的基因及其结构，为进一步开发分子标记辅助香菇育种奠定了理论基础。

7 展望

香菇在中国栽培历史悠久，各种育种技术已经日趋成熟。纵观香菇常用的育种方法，笔者认为杂交育种虽然育种周期相对较长，但是其育种目标的预见性与方向性较好，在较长的一段时间里可能仍然是香菇育种的主要手段。值得一提的是，随着香菇全基因组测序的完成与框架图的组装，各种分子标记与传统香菇育种技术的结合，将会更好地为香菇遗传育种工作服务。随着科学技术与社会发展的不断进步，香菇的产业发展也迈向了新的历史时期。由于香菇属中低温型的食用菌，目前市场上夏季鲜香菇供不应求，经济效益较好。与此同时，由于传统的香菇种植方式较为费时费力且生产效率低下，依靠科学技术、不受自然环境条件制约的香菇工厂化生产模式正日益兴起。因此在新的香菇产业发展需求下，利用日益成熟的香菇育种技术，培育出具有自主知识产权的香菇新菌株/品种，将是中国香菇产业走向更大成功的关键所在。

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Research progress on breeding techniques ofLentinulaedodes

ZHAO Yan1, LIN Feng1, 2, SONG Chun-yan1, TAN Qi1, SHANG Xiao-dong1, CHEN Ming-jie1， 2

(1. Institute of Edible Fungi, Shanghai Academy of Agricultural Sciences, Shanghai Key Laboratory of Agricultural Genetics and Breeding, Key Laboratory of Edible Fungi Resources and Utilization (South), Ministry of Agriculture, P. R. China, National Engineering Research Center of Edible Fungi, Shanghai 201403, China; 2. College of Food Science & Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China)

Lentinulaedodesis the second most cultivated edible fungus (followingAgaricusbisporus) in terms of total world production and plays an important role in mushroom industry in China. This review was focused on the breeding techniques ofLentinulaedodes, including selection of spontaneous mutation, domestication and breeding, isolation breeding of spores, cross breeding, mutation breeding, protoplast fusion, genetic engineering, and combination of molecular markers and traditional breeding techniques. Finally, prospects of breedingLentinulaedodeswere also discussed.

Lentinulaedodes; breeding techniques; breeding prospects

2014-09-15；

2014-10-22

国家食用菌产业技术体系(No. CARS-24)

赵 妍，博士，助理研究员，主要从事食用菌遗传育种与生理生化研究，E-mail: jiandan289@126.com；

陈明杰，博士，研究员，主要从事食用菌遗传育种与功能基因研究，E-mail: mjchen@saas.sh.cn。

S646.12

B

2095-1736(2015)02-0092-04

doi∶10.3969/j.issn.2095-1736.2015.02.092