秀珍菇遗传育种研究进展

陈躬国　林原　刘新锐　赵光辉　陈剑

摘 要 秀珍菇是近年来的菌中新贵。从秀珍菇遗传特性、种质资源研究以及杂交育种、原生质体融合育种、自交育种、辐射诱变育种等综述了秀珍菇遗传育种的现状及进展。开展秀珍菇种质资源收集，进行优异种质资源的创新评价和利用研究，对秀珍菇种质资源的保护，合理开发利用秀珍菇种质资源，促进秀珍菇产业的可持续发展具有重要意义。

关键词 秀珍菇；种质资源；遗传特性；育种；进展

中图分类号 S646 文献标识码 A

Abstract Pleurotus pulmonarius is an upstart edible mushroom in recent years. This paper summarized the current status and progress in the genetic breeding of P. pulmonarius from perspectives of genetic characteristics， germplasm resources research， hybridization breeding， protoplast fusion breeding， inbred breeding and radiation-induced mutation breeding. To conduct the collection of germplasm resources of P. pulmonarious and performing creative evaluation and utilization research of P. pulmonarius germplasm is of great significance for the protection and rational utilization as well as development of P. pulmonarius germplasm resources， and promoting sustainable development of P. pulmonarius industry.

Key words Pleurotus pulmonarius； germplasm resource； genetic characteristic； breeding； progress

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2017.07.031

秀珍菇，学名为肺形侧耳（Pleurotus pulmonarius），隶属担子菌纲（Basidiomycetes），伞菌目（Agaricales），侧耳科（Pleurotaceae），侧耳属（Pleurotus）。秀珍菇的名称来源于中国台湾，20世纪90年代，首先被台湾农试所开发并商业栽培，1998年首次由台湾人在福州市罗源县引种栽培获得成功，之后迅速得到大面积推广[1]。在较长一段时间以内，秀珍菇的分类地位并不十分明确，其名称与学名用法也较为混乱，最早国内文献上使用的拉丁文学名多为Pleurotus geesteranus（环柄侧耳）[2-3]，也有Pleurotus ostreatus（糙皮侧耳）[4]、Pleurotus cornucopiae（黄白侧耳）[5]等。张金霞等[6]通过生物学特性和形态特征鉴定，并应用酯酶同功酶[7]、RAPD[8]等分析秀珍菇遗传特点及DNA差异，将其归属于肺形侧耳，认为秀珍菇与凤尾菇是同种内的不同品种。朱坚等[9]也通过ITS-RFLP、ITS序列分析和交配亲和性研究，认为秀珍菇在分类学上属于肺形侧耳。

1 秀珍菇的特性与遗传研究

秀珍菇属于双因子控制的四極性异宗配合担子菌，其性亲和由两对独立分离的遗传因子A与B控制，只有当A因子与B因子都不相同的单核菌株才能发生亲和反应，产生具有锁状联合的双核菌丝体，才有可能完成有性生活史。一般认为A因子控制细胞核的配对和锁状联合的形成，B因子控制细胞核的迁移和锁状联合的融合[10-11]。秀珍菇的遗传因子A与B均存在复等位基因现象。张黎杰[12]通过对30株秀珍菇菌株进行交配型分析只发现了4个A因子和3个B因子，认为秀珍菇的交配型因子并不具有多样性的特点，秀珍菇菌株的种质资源较为匮乏。脉冲场凝胶电泳（PFGE）是用于分离20 kb到10 Mb之间的大分子DNA片段的一种电泳技术，已广泛应用于真菌的核型分析和核型多态性研究，为真菌细胞学和分子遗传学研究的深入发展创造了新的条件[13]。Sagawa等[14]通过脉冲场凝胶电泳相关技术对肺形侧耳进行染色体的核型分析表明，P. pulmonarius有6条分子大小从4.9 Mb到1.6 Mb的DNA条带，而P. ostreatus有11条分子大小从5.2 Mb到2.1 Mb的DNA条带，P. cornucopiae有7条分子大小在4.6 Mb到1.8 Mb的DNA条带，分析结果对秀珍菇在细胞学水平上的特异性鉴定及遗传分析的研究有重要的参考价值。在分子遗传学研究方面，近年也取得明显进展。遗传图谱的构建是当前分子遗传学研究的热点，高密度的遗传图谱能有效地用于控制农艺性状基因的定位，提高育种效率。Okuda等[15]以150个P. pulmonarius单孢杂交群体，应用300个AFLP标记结合两个交配型因子和无孢性状等，构建了包含12个连锁群的P. pulmonarius遗传图谱，图谱覆盖总长度为971 cM，标记间平均距离为5.2 cM。

2 秀珍菇遗传育种进展

2.1 秀珍菇的种质资源研究

秀珍菇种质资源是秀珍菇育种的重要基础材料，研究和评价秀珍菇种质资源的遗传多样性，可为发掘优异种质资源和杂交亲本遗传背景的合理选配提供依据。目前，除形态学鉴定、拮抗反应、同工酶等，已见SRAP、RAPD、ITS-RFLP、ERIC-PCR、ISSR和SNP等分子标记应用于秀珍菇种质资源的遗传多样性和亲缘关系分析。

朱坚等[16]通过对34个秀珍菇菌株的SRAP、RAPD和ISSR综合分析，发现大部分菌株DNA的相异系数都在0.19以下，部分菌株相异系数等于或接近于0，菌株号却不同，而有的菌株号相同，但相异系数却较大，研究结果表明这些秀珍菇菌株遗传差异小，并且同名异物或同物异名的混乱现象在秀珍菇上也存在。卢政辉[17]利用SRAP分子标记技术对不同地区的22个秀珍菇及其近缘菌株的进行了DNA指纹图谱的扩增，获得了9条SRAP标记条带，为这些菌株的鉴定、鉴别以及区分秀珍菇和近缘种提供依据。冯伟林等[18]通过原基形成时间、转潮时间、出菇温度和产量等方面进行了农艺性状比较，并与ISSR分子标记结合进行分析，在菌株相似性系数0.87时，将15个秀珍菇菌株聚为3个群，并初步发现秀珍菇不同出菇温型与ISSR分子标记分类有较高的相关性。李维焕等[19]采用ERIC-PCR技术进行秀珍菇菌株的亲缘关系和遗传多样性分析，将12个菌株在相似性系数为0.79水平上分为4组，结果与拮抗实验和同工酶分析基本一致。聚类分析结果表明，来自同一地区的供试秀珍菇菌株聚为一类，也有少数菌株和其他地区菌株聚在一起，这与忻雅等[20]用EST-SSR和RAPD分析秀珍菇菌株进行亲缘关系的结果一致。这可能与目前我国各地相互引种、菌种管理混乱等有关。沈兰霞[21]对8个肺形侧耳菌株的2个功能基因共1 013 bp序列进行对比分析，发现含有的SNP总共162个，对平均不到7个碱基就有1个SNP存在；进一步进行SNP筛选发现，仅需功能基因ste3-like（交配型因子信息素受体）片段上的16个SNP位点即可将8个肺形侧耳菌株完全区分开来，具有較高的分辨率，表明SNP可以用于肺形侧耳菌株的鉴定工作。

2.2 系统选育

系统选育又称为选择育种、自然选育，就是用人工方法定向选择自然条件下发生的有益变异，进而获得具有更高应用价值的新品种。系统选育是食用菌中应用最早的品种改良方法，也是最简单、应用广泛的选种方法[22]。美国（1950）的奶白、棕色和白色等双孢蘑菇菌株和香菇优良品种‘7401、‘广香5号及‘L241等均是通过系统选育筛选得到的[23-24]。系统选育也是秀珍菇常规育种的重要手段之一。上海农科院食用菌研究所从印度秀珍菇中系统选育出‘秀珍菇5号，杭州市农业科学研究院通过‘秀珍18菌株变异株系统选育出‘杭秀1号。黄良水等[25]以常山县规模栽培的秀珍菇为育种亲本，采用连续组织分离方法，通过拮抗试验、生物学特性和栽培特性等研究，系统选育出优质高产秀珍菇新菌株‘青秀2号，其在15～35 ℃环境中子实体正常生长，较耐高温，比原菌株增产6.3%，而且性状表现稳定。

2.3 杂交育种

杂交育种着眼于双亲性状的优势互补，使杂种后代增加变异性，产生双亲优良性状的组合，甚至是超亲代的优良性状。对于食用菌来说，杂交育种是近些年在新品种选育中使用最广且卓有成效的一种育种途径[26]，并开展了许多如分子标记、QTL定位[27-28]等相关的基础研究。我国自20世纪80年代以来，通过杂交育种培育出双孢蘑菇、香菇、金针菇等食用菌新品种并陆续投入生产，使我国迅速发展为食用菌生产大国[29]。

杂交育种中能否获得高产优质的优良菌株，关键是具有不同优良性状杂交亲本的合理选配和杂交组合的选择。Avin等[30]在秀珍菇的杂交育种中首次引入配合力、遗传力等概念，以3个菌株的22个单核孢子为亲本采用Griffing双列杂交方法Ⅱ进行杂交交配设计，对原基期、产量等12个目标性状的配合力和杂种优势进行分析，同时估计遗传方差分量、遗传力等遗传参数，并通过形态学特征和PCR-RFLP鉴定杂交子。李碧琼等[31]对秀珍菇杂交亲本的菌丝生长状况、生育期、子实体产量和生物学性状等进行比较，选择在产量性状和质量性状具有优势互补的菌株作为亲本。在秀珍菇杂交育种中，单孢杂交是应用广泛的育种手段。周莉[32]通过单孢杂交结合RAPD分子标记技术筛选出产量高、抗病性好的优良秀珍菇杂交菌株。浙江省农科院园艺所应用单孢杂交等技术育成首个秀珍菇抗黄枯病新品种‘农秀1号，试验推广中表现出商品性状好、产量高等特性。

2.4 原生质体融合育种

原生质体融合是指通过人工方法，使去除细胞壁后两个不同遗传性状的亲本原生质体，在融合剂或其他方法诱导下进行融合，基因部分或全部重组，从而获得兼有双亲遗传性状的稳定融合子的过程[22]。原生质体融合育种有助于克服种属间杂交的不育性，使远缘杂交成为可能。原生质体融合育种在国内外有许多获得成功的报道，目前已从双孢蘑菇、草菇等几十种食用菌中制备出原生质体[33]，而且种间、属间甚至目间的食用菌原生质体融合也取得相当大的成功，尤其是PEG融合法在食用菌原生质体融合中有许多成功的应用[34-35]。秀珍菇原生质体的制备与再生是原生质体融合育种的基础，有关研究探讨了溶壁酶、稳渗剂和酶解条件等因素对原生质体形成的影响。于清伟[36]研究秀珍菇菌丝原生质体分离与再生结果表明以0.6 mol/L甘露醇为稳渗剂，在30 ℃、pH6.0、1.5%溶壁酶+0.5%蜗牛酶条件下对培养5 d的秀珍菇菌丝体酶解3.0 h，原生质体产量达到1.86×108个/mL，这与万南安[37]在对影响秀珍菇原生质体分离与再生的因素研究结果相近。刺芹侧耳和秀珍菇同为侧耳属的2个种，不能进行常规手段种间杂交育种[38]。张鹏等[39]以刺芹侧耳双核菌株和秀珍菇单孢菌株为亲本，分别制备原生质体，用PEG法进行原生质体融合，通过锁状联合和拮抗试验得到一株融合子R1，经RAPD、ISSR分子标记证明融合子含有双亲遗传物质，为真正的融合子。Fukuda等[40]报道了通过原生质体电融合技术将糙皮侧耳（甲硫氨酸营养缺陷型和氯霉素抗性株）线粒体DNA成功地导入秀珍菇（野生型）细胞中。与秀珍菇同属肺形侧耳的凤尾菇与其他食用菌科间甚至目间融合研究亦有文献报道。肖在勤等[41]用凤尾菇和金针菇为亲本进行原生质体融合研究，获得了金针菇和凤尾菇不同科间的核配融合子菌株；王澄澈等[42]对凤尾菇和香菇原生质体非对称融合进行了探索研究，筛选出的融合子菌株比供体亲本‘L38生长快、出菇早、产量高。

2.5 自交选育

自交在植物育种上的应用较为广泛，在食用菌遗传研究与育种工作中，自交的运用则少见报道。自交的遗传学意义是使杂合基因在经过连续多代自交后分离和纯合，形成具有不同性状的各种株系，并使隐性形状得以表现，有助于淘汰那些具有不良隐性基因的个体[43]。自交后代整体上相对亲本表现出劣势，但是仍有少数菌株一些性状表现出超亲优势[44-45]，这些超亲菌株可根据育种目标为选育更优良株系提供了新的材料。张俊玲等[46]以秀珍菇‘3108为出发菌株进行多孢自交，发现其自交子代群体出现自交衰退和超亲优势现象。通过对子代群体各性状的综合分析，从中选育出生长快、产量高、菇盖厚且不易碎、柄粗长、抗杂和抗逆性强、栽培周期短等优良性状的秀珍菇新菌株‘申秀1号，其产量比出发菌株增产7.1%，且种性稳定。ISSR鉴定结果显示，‘申秀1号菌株与出发菌株有遗传差异，具有特异性。福建省农科院食用菌研究所通过‘秀57自交选育而成‘秀迪1号，通过多年多点试种其产量表现比出发菌株‘秀57增产8.5%。

2.6 辐射诱变育种

诱变育种的基本原理是利用某些物理或化学因素使食用菌遗传基因发生突变，引起遗传性状发生变异，从中筛选出符合育种目标优良性状突变株的育种方法[22]。常用的物理诱变剂包括紫外线、X射线、γ射线（如60Co等）、离子束和激光等；化学诱变剂主要是脱氨基诱变剂、烷化剂、碱基类似物、移码诱变剂等，它们的诱变机理均为引起基因突变[22]。目前，以菌丝体、孢子和原生质体为诱变材料，通过紫外线、γ射线等辐射后，食用菌生理生化和遺传特性发生变化及新品种选育研究的报道较多。Adebayo等[47-48]通过紫外辐射诱变的方法筛选出诱变菌株LAU90，其菌丝生长量、干物质重量、子实体产量以及漆酶活性均高于出发菌株LAU09。鲁东大学菌物科学与技术研究院将‘秀珍菇18（GY18）孢子经紫外线辐射诱变，通过菌丝生长速度、形态特征以及产量等方面的比较分析，筛选出中高温品种‘秀珍菇LD-1（鲁农审2009084），其产量较当地主栽品种增产明显。梁昌柱[49]利用不同剂量的低能N+离子束注入秀珍菇菌丝体，进行诱变处理，筛选出的诱变菌株产量较出发菌株增产显著，通过对粗脂肪、粗蛋白、粗纤维以及总糖的测定和分析表明，诱变菌株子实体拥有较高的总糖和粗脂肪，同时具有较高的蛋白质含量。翁伯琦、江枝和等[50-51]首次将60Co-γ射线辐射应用于秀珍菇新菌株的选育，用不同剂量60Co-γ射线辐射秀珍菇菌丝，评价分析辐射新株系的子实体蛋白质营养价值和各类氨基酸含量，选育秀珍菇辐射新品种。

2.7 基因工程育种

基因工程育种是指不经过有性过程，将人工分离和修饰过的基因通过生物、物理和化学等方法导入到受体细胞中进行复制和表达，从而选育出新品种的生物技术。它为那些常规育种手段受到限制的食用菌种类育种开创了新的途径，但还未见食用菌转基因菌株用于商业生产[52]。目前，食用菌相关基因的分离与克隆已取得了许多进展，如双孢蘑菇褐变相关基因[53]、糙皮侧耳的漆酶基因[54]和香菇的子实体发育相关基因[55-56]等。秀珍菇是变温结实性的菌类，温度是影响秀珍菇生长发育的重要因素。周烁红等[57]通过TAIL-PCR技术克隆了秀珍菇在变温结实过程中上调表达的基因Ppcsl-1，荧光定量检测结果显示该基因在菌丝经过5 ℃、12 h冷处理之后的表达量最高，表明其有可能被冷刺激诱导表达并在开启子实体形成的过程中起重要作用。侧耳属的无孢或少孢菌株的相关基因研究也是近来的研究热点之一[58]。2013年OKUDA等[59-60]通过BSA-AFLP技术从无孢子突变株中克隆获得P. pulmonarius孢子形成的关键基因stpp1。对P. pulmonarius单核菌丝重组敲除stpp1基因后，与无孢子突变株单核菌丝相配合形成突变双核菌丝，发现子实体减数分裂在减I前期受到抑制，不能正常形成大量孢子，产孢子量下降为0.01%，表明该基因对于维持其遗传稳定具有重要意义。

3 存在的问题与展望

相对于其他食用菌，秀珍菇在我国的驯化栽培历史并不长，由于具有较好的经济效益和市场前景，秀珍菇产业获得了迅速发展。从目前秀珍菇育种的现状来看，仍然存在一些问题：同名异种或同种异名现象比较严重，造成菌种混乱；品种选育研究工作开展仍较为薄弱，遗传育种基础研究相对不够深入；现有主栽品种多从台湾地区引进看，有的品种在引进多年后出现退化，抗病能力差等。

针对现有秀珍菇栽培品种管理混乱甚至生产上出现用其他平菇当秀珍菇栽培等现象，可通过单核苷酸多态性（SNP）技术等检测方法进行秀珍菇品种DNA身份鉴定，排除非秀珍菇的近缘菌株，并进行亲缘关系分析；对秀珍菇种质资源进行综合评价分析，发掘优异种质资源，为种质创新提供育种材料。随着分子育种技术的蓬勃发展，SNP等新兴的分子标记技术将被广泛用于秀珍菇种质资源遗传多样性分析、杂交子或融合子鉴定、遗传图谱构建与基因定位等方面，相信会给秀珍菇遗传育种研究带来巨大进步。

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