馬珂,李滇華,邢振楠,王洪剛,楚金玉
(1.伊春原生態(tài)食用菌研究所,黑龍江 伊春 153000;2.黑龍江北方林業(yè)有限公司)
小興安嶺伊春地區(qū)是我國黑木耳的主產(chǎn)區(qū)之一,每年栽培量在4億袋以上。在黑木耳生產(chǎn)中菌種是基礎(chǔ)資料,是影響產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的關(guān)鍵因素,優(yōu)良菌種的選用對整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起著重要的作用。由于不同地區(qū)和生產(chǎn)廠家頻繁相互引種,自主命名,造成生產(chǎn)用菌種命名極為混亂。
針對這一現(xiàn)象,本文采用酯酶同工酶電泳技術(shù),對生物學(xué)特性適宜伊春地區(qū)栽培的、商品性較好、產(chǎn)量較高的23個黑木耳品種遺傳背景進行分析,對它們進行鑒別,同時也為今后的遺傳育種工作奠定基礎(chǔ)。
從小興安嶺伊春地區(qū)收集得到23個黑木耳主栽品種,用于酯酶同工酶分析(見表1)。
DYY-10電泳儀、WD-9412A恒溫循環(huán)器、DYCZ-28A電泳槽、HH-2數(shù)顯恒溫水浴鍋、HH-B11-600-S型電熱恒溫培養(yǎng)箱、TGL-16高速離心機、Gilson移液器、分析天平(精度0.01g、0.0001g各一臺)、研缽(備有研杵)等。
表1 供試菌種及其來源
三羥甲基氨基甲烷(Tris)、N,N-甲基乙二胺(TEMED)、丙烯酰胺(Acr)、甲叉雙丙烯酰胺(Bis)、核黃素、α-乙酸萘酯、β-乙酸萘酯、堅固藍RR鹽,以上試劑均購自Sangon(BBI分裝),其它試劑均為國產(chǎn)。
1.4.1 培養(yǎng)基配方(LCYM):葡萄糖20g,蛋白胨2g,酵母浸膏2g,硫酸鎂0.5g,磷酸氫二鉀1g,磷酸二氫鉀0.46g,蒸餾水定容1000mL。
1.4.2 培養(yǎng)條件:(25±1)℃避光,靜止在培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)20d。
1.5.1 樣品制備。準確稱取0.5g菌絲體,加入液氮研磨,將樣品收集于1.5mL離心管中,加入1.0mL樣品提取液,4℃下10000r/min離心10min,取其上清液與40%蔗糖溶液、溴酚藍指示劑按5∶1∶1的比例混合,混合液即為電泳樣品。
1.5.2 電泳檢測。向電泳槽中注用1×Tris-甘氨酸緩沖液,用微量進樣器取21μL電泳樣品樣品孔中,樣品先在穩(wěn)壓100V的條件下進行電泳,待樣品進入濃縮膠后,把電泳槽放入冰箱內(nèi)進行低溫電泳,待指示劑進入分離膠后,把電壓調(diào)到200V進行穩(wěn)壓電泳,最后當(dāng)溴酚藍指示劑距凝膠底部1cm時,停止電泳。
1.5.3 凝膠染色。倒出1×Tris-甘氨酸緩沖液,卸下膠條,于水中取出凝膠,浸入染色液,室溫下染色20min左右,用ddH2O沖洗凝膠,置于7%乙酸溶液中固定,照相(圖1、圖2)。
1.5.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。根據(jù)電泳結(jié)果統(tǒng)計酯酶同工酶條帶,條帶的有無分別記為1和0,按Nei&Li(1979)的方法計算各菌種之間的相似系數(shù)GS=2Nij/(Ni+Nj),式中Ni和Nj分別為I和J兩個菌種的總條帶數(shù),Nij為兩材料的公共條帶數(shù)。獲得相似系數(shù)GS矩陣后,應(yīng)用NTSYS 2.10e軟件進行聚類分析,構(gòu)建遺傳相關(guān)聚類圖。
如圖1、圖2所示各菌種之間的酶帶顏色和寬窄也有差異,可分為四級:一級酶帶:色深而寬;二級酶帶:色較深而寬;三級酶帶:色較淺而窄;四級酶帶:色很淺而窄。酶帶顏色和寬窄的變化說明了酯酶同工酶的活性和含酶量的差異,色深而寬的酶帶酯酶同工酶的活性強、含量高,色淺而窄的酶帶酯酶同工酶的活性弱、含量低。
供試23個菌種進行酯酶同工酶電泳分析。酯酶同工酶譜帶數(shù)在5~10條,共分離出14條遷移率(Rf)不同的多態(tài)性酶帶,遷移率在0.29~0.85,譜帶穩(wěn)定,重復(fù)性高。
根據(jù)電泳條帶的有、無,分別記為1或0,對穩(wěn)定、清晰的酶帶進行統(tǒng)計,輸入計算機,采用NTSYS 2.10e分析軟件中的STMQUAL程序計算遺傳相似系數(shù),并建立樹狀圖(圖3)。
由圖3可見,一品黑、A1、長城1號三個菌株間的相似系數(shù)達1.0;A8、A4、特產(chǎn)1號三個菌株間的相似系數(shù)達1.0;特產(chǎn)6號、A3、林科3號、長白7號、匯豐1號、8129六個間相似系數(shù)達1.0。
在遺傳相似系數(shù)0.62水平上,23個黑木耳菌種聚為為A、B兩大類,其中A類在遺傳相似系數(shù)0.78水平上聚為Ⅰ、Ⅱ兩大類,Ⅰ類包括以下品種:一品黑、A1、長城1號、A8、A4、特產(chǎn)1號、特產(chǎn)5號、特產(chǎn)2號、黑29、銀珠1號、特產(chǎn)6號、A3、林科3號、長白7號、匯豐1號、8129、特產(chǎn)15號共17個菌株;Ⅱ類品種:A15;其中B類在遺傳相似系數(shù)0.75水平上聚為Ⅲ、Ⅳ兩大類,Ⅲ類包括以下品種:友好918、北青、林科6號、特產(chǎn)3號共四個菌種;Ⅳ類品種:神龍A8。
圖1 供試黑木耳菌種(編號1~12)酯酶同工酶電泳圖譜
圖2 供試黑木耳菌種(編號13~23)酯酶同工酶電泳圖譜
圖3 23個黑木耳菌種PAGE-EST分析聚類樹狀圖譜
隨著生物技術(shù)和食用菌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,同工酶電泳分析在食用菌遺傳學(xué)和菌種真實性鑒定中得到廣泛應(yīng)用,其中以酯酶同工酶和過氧化酶的應(yīng)用最多。在酯酶同工酶電泳試驗中,由于菌種的酯酶同工酶和其形態(tài)特征一樣都是菌種的基因型與環(huán)境效應(yīng)相互作用的綜合表現(xiàn)的結(jié)果,所以酯酶的活性受到外部環(huán)境影響比較大,并且具有明顯的組織特異性等特點。因此,在應(yīng)用其進行食用菌種質(zhì)鑒定、品種鑒別等有關(guān)研究工作中,要采用標(biāo)準化,在相同條件下進行分析,才能建立食用菌菌種的標(biāo)準酶譜和保證酯酶同工酶的穩(wěn)定性。
從供試菌種的酶譜帶型和聚類分析可以看出,部分菌種之間的帶型相似或者相同,相似系數(shù)也很高,甚至達到1.0,如一品黑、A1和長城1號;A8、A4和特產(chǎn)1號等一些品種可以初步確定這些菌種間親緣關(guān)系很近。由于菌絲代謝活動差異,酶的活性不同,酯酶同工酶的帶數(shù)和酶帶深淺、寬度等會出現(xiàn)差異,在酶帶實際統(tǒng)計分析中都會對分析結(jié)果產(chǎn)生影響,特別在聚類等分析中。在今后的研究中應(yīng)當(dāng)將PAGE-EST與ISSR、SRAP等標(biāo)記技術(shù)相結(jié)合進行綜合分析。
本實驗表明,23個黑木耳菌種酯酶多態(tài)性比較高,共分離到不同遷移率的條帶14條,條帶類型比較豐富,多數(shù)菌種之間存在差異,在相同的實驗條件下(菌齡等因素),其穩(wěn)定性和重復(fù)性比較好,并且在一定程度上可以反應(yīng)出某些菌種之間存在同物異名現(xiàn)象。隨著《NY/T 1097-2006食用菌菌種真實性鑒定酯酶同工酶電泳法》的頒布,酯酶同工酶電泳技術(shù)以其操作簡單、耗時短、費用低和重復(fù)性高等特點,在食用菌菌種的真實性鑒定和遺傳學(xué)等方面的研究依然有比較高的應(yīng)用價值。
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