《食品科學》：蘭州理工大學任海偉教授等：6 株野生羊肚菌的分子鑒定及高活力菌株篩選

羊肚菌是一種珍貴的食藥兩用真菌，屬于子囊菌門、盤菌綱、盤菌目、羊肚菌科，屬低溫型菌，喜陰怕陽，適宜在土壤濕潤的環境中生長。目前，羊肚菌的栽培方法主要有固體栽培和液體栽培，二者區別在于接種的菌種狀態不同。固體栽培方法簡便易行，但菌種培養耗時長、純度低，容易導致產量不穩定；液體菌種栽培則具有培養周期短、播種方便、成本低、出菇均勻等優勢，但需要生長速度快、產量高、抗病蟲害能力和適應性強的高質量菌種，且對技術和設施條件要求較高。因此，篩選優質高產菌株對提高羊肚菌液體栽培出菇率和高產穩產至關重要。

蘭州理工大學生命科學與工程學院的向雨萌、吳琦、任海偉*等將收集的6 株野生羊肚菌作為研究對象，首先通過形態學觀察和分子生物學手段對其進行鑒定，再對羊肚菌交配型基因MAT1-1和MAT1-2的表達情況進行分析。在此基礎上，將含有MAT1-1及MAT1-2基因的菌株進行液體發酵培養，通過測定其抗氧化酶活力和丙二醛（MDA）含量等篩選能出菇且菌絲活力強的優良菌株，以期為羊肚菌液體栽培技術推廣提供依據。

01

6 株羊肚菌的菌絲體形態學觀察

如圖1平板觀察結果所示，6 株野生羊肚菌的菌絲排列緊密，末端細胞不斷分枝，膨大與交織，壁厚增加，并分泌色素，形成白色或棕褐色顆粒狀菌核。顯微鏡觀察發現，羊肚菌菌絲是無色的細長絲狀結構，菌絲排列緊密，且呈多級分枝特征，菌絲末端較鈍，分枝越多尖端菌絲越細。進一步通過SEM觀察，LM1、LM4菌絲較粗壯，LM6菌絲較細，LM2、LM3、LM5菌絲粗細不均且表面均分布有球狀體。說明LM2、LM3、LM5氣生菌絲竹節狀，LM1、LM4、LM6氣生菌絲橋連狀。

由表2可知，LM2菌株生長速度最快，為0.45 mm/d，菌絲由初期微白變為后期黃色；LM6菌株的菌絲生長速度最慢，為0.4 mm/d，其菌絲由初期淡黃色逐漸變為褐色；其余4 株的生長速度差異不明顯，且菌絲均由初期白色變為后期微黃色。

02

分子鑒定

2.1 ITS單基因測序

首先對ITS序列進行處理，去除引物序列，再利用NCBI數據庫中BLAST程序進行同源比對，下載相似度高的序列，應用MEGA6.0軟件通過鄰接法構建系統發育樹。由圖2可知，6 株野生羊肚菌與NCBI庫中基因編號為MG589676、MH100894、MG431334的羊肚菌相似度達100%，并且和黑色羊肚菌系列的OQ691651位于同一分支上，說明6 株野生羊肚菌均屬于六妹羊肚菌（M. sextelata）。

2.2 多基因聯合測序

在NCBI庫中檢索M. esculenta的RPB1、RPB2、EF-1α、ITS rDNA、LSU rDNA 5 個基因序列，登錄號分別是MZ754070、OL423318、OQ944470、OQ944471和OQ944472。用BioEdit進行比對和剪切，去除低質量序列，然后用PhyloSuite進行基因合并，合并順序為28s-ef-its-rpb1-rpb2，序列長度為3 887 bp，使用iqtree測試TNe+R2最佳模型，設置1 000萬 次重復，并以YAASMVR作為外群運行數據，結果顯示支持率超過75%。由圖3可知，6 株野生羊肚菌與M. sextelata/YAASM84、M. sextelata/YAASMHL聚類在一個分支，支長差異極小，這與圖2中ITS序列建樹結果一致，再次證明屬于六妹羊肚菌（M. sextelata）。

03

交配型基因

子實體的形成與生長發育不僅需要一定的環境和營養條件，還與其特有遺傳因子有關。真菌的有性發育是由一個名為交配型MAT基因座的基因協調的，真菌交配型基因通常含有MAT1-1和MAT1-2兩種類型。由圖4結果顯示，菌株LM2、LM6只含有交配型基因MAT1-2，菌株LM5只含有交配型基因MAT1-1，菌株LM1、LM3、LM4同時含有2 種交配型基因。當2 個交配型基因同時存在時，羊肚菌才能實現子實體正常發育和產生子囊孢子；而一種交配型基因缺失或衰弱，會導致產量減少或者無法出菇。由此說明，LM1、LM3、LM4能夠進行有性生殖實現子實體正常發育和產生子囊孢子，因此在后續研究中僅從這3 株菌中篩選確定優質菌株。

04

3 株羊肚菌的菌絲活力

4.1 菌絲體生物量

如圖5所示，LM1、LM3、LM4 3 株菌在液體培養5 d時的菌絲體生物量均達到最高峰，明顯高于其余培養時間；其中，LM4菌株生物量最高，為0.957 3 g，LM1生物量最低，為0.891 9 g。當培養周期超過5 d后，3 株羊肚菌的菌絲體生物量基本恒定。

4.2 酶活力和MDA含量

由圖6可知，LM4菌株的POD活力均顯著高于LM1和LM3；LM4菌株的CAT和TTC-脫氫酶活力明顯高于LM3，但與LM1差異不顯著；LM4菌株的PPO活力明顯高于LM1，但與LM3差異不顯著，由此可見，菌株LM4相較于LM1、LM3有較強抵御外界環境壓力的能力，清除ROS能力更強。另一方面，MDA是脂質過氧化物的分解產物，可用于評估細胞氧化損傷中的膜脂質氧化情況。LM4菌株的MDA含量（2.337 μmol/g）顯著低于LM1（3.606 μmol/g）和LM3（2.922 μmol/g），說明菌株LM4的細胞損傷情況明顯小于菌株LM1和LM3，在清除ROS方面具有更為優越的能力，進而可能賦予其在液體栽培過程中良好適應性和出菇穩定性。

已有研究表明，真菌交配型基因不僅決定其交配方式，還可能影響菌株生理活性、代謝調控及抗氧化能力。在本研究中，LM4菌株表現出較高酶活力，其機制可能與特定交配型基因表達模式密切相關。在MAT1-1和MAT1-2的協同調控下，LM4菌株可能能激活一系列與抗氧化防御及細胞保護相關的基因，從而促進CAT、POD、TTC-脫氫酶及PPO的高效合成和活性維持，進而增強ROS清除能力并降低脂質過氧化水平。上述機制為LM4菌株在生理活性及環境適應性方面的優勢提供了分子生物學依據。

4.3 菌絲體活力指標相關性分析

由表3可知，3 株優質菌株的酶活力和抗氧化物質含量均存在顯著差異，其中，TTC-脫氫酶活力差異顯著，CAT、PPO、POD、菌絲體生物量及MDA含量差異極顯著。進一步由表4可知，菌絲生物量與CAT、PPO、POD活力均呈極顯著正相關，與CAT、TTC-脫氫酶活力呈正相關，表明菌絲生物量越高，菌絲酶活力越強；抗氧化酶之間也表現出密切相關性，PPO活力與POD活力呈極顯著正相關（r＝0.856，P＜0.01），POD活力與CAT活力呈正相關（r＝0.412），表明這些抗氧化酶可能在ROS清除過程中協同發揮作用。另一方面，TTC-脫氫酶活力與CAT活力呈顯著正相關（r＝0.704，P＜0.05），但與POD和PPO活力的相關性不顯著，說明TTC-脫氫酶主要與線粒體電子傳遞鏈相關，而抗氧化酶系統可能更傾向于通過CAT、PPO和POD的協同作用調節ROS水平。此外，菌絲生物量與MDA含量呈極顯著負相關（r＝—0.965，P＜0.01），PPO和POD活力也分別與MDA含量呈極顯著負相關（r＝—0.892、—0.849，P＜0.01），進一步表明當抗氧化酶活力較高時，菌絲體能夠更有效地清除ROS，從而減少脂質過氧化對細胞的損傷。

抗氧化酶CAT、PPO和POD之間的極顯著相關性及其對菌絲生物量的影響表明抗氧化系統的協同作用可能是促進羊肚菌生長的關鍵因素之一。此外，隨著菌株生長繁殖，MDA的積累會降低ROS清除能力，進而加劇脂質過氧化，導致細胞損傷。因此，羊肚菌的酶活力和抗氧化能力不僅與菌絲體生物量密切相關，而且不同酶活力之間也相互影響，這些因素共同決定了羊肚菌菌株的生長狀態和抗逆能力。

05

優質野生羊肚菌的確定

采用隸屬函數法對3 株優質羊肚菌的CAT、TTC-脫氫酶等抗氧化酶以及抗氧化物質含量進行綜合評價。由表5可知，菌株LM4的平均隸屬函數值（0.964 7）明顯高于LM1和LM3，而菌株LM4的MDA隸屬函數值明顯低于LM1和LM3。因此，綜合判定LM4菌株是一株菌絲活力強、逆境抵御能力強的優質野生羊肚菌。

06

結 論

利用單基因和多基因測序方法對6 株野生羊肚菌進行形態學及分子生物學鑒定，發現6 株野生羊肚菌均為六妹羊肚菌（M. sextelata），屬于黑色羊肚菌（Elata Clade）類群；結合交配型基因測定結果，判定LM1、LM3、LM4 3 株羊肚菌含有MAT1-1和MAT1-2兩種交配型基因，能進行有性生殖。同時，菌株LM4的CAT、PPO、POD、TTC-脫氫酶等酶活力指標均高于LM1和LM3，MDA含量明顯低于LM1和LM3，通過隸屬函數法評價菌株LM4的生理活力最好。因此，LM4菌種是一株具有開發潛力的優質羊肚菌，可以推薦作為后續栽培種植的試用菌株之一。未來，深入探討LM4菌株在不同栽培條件下的生長表現，以驗證其實際生產的適應性和種植栽培應用效果是必要的；同時結合轉錄組學、代謝組學等分析技術，解析LM4菌株在生理活力提升及抗逆性增強方面的關鍵分子機制。另一方面，還需擴大采集菌株的樣本規模進而建立面向生產目標的菌種資源庫，為羊肚菌的高效栽培及遺傳改良奠定基礎。

通信作者

任海偉 教授

蘭州理工大學生命科學與工程學院 院長

任海偉，博士（后），教授，博士生導師，現為蘭州理工大學生命科學與工程學院院長，甘肅省食藥資源開發與生物制造行業技術中心主任。甘肅省領軍人才，首批隴原青年英才，甘肅省青年教師成才獎獲得者，甘肅省高等學校創新創業教育名師，隴原青年創新創業人才，第十五批“西部之光訪問學者”，中科院“西部青年學者”，甘肅省科技特派員，甘肅省首批知識產權專家庫專家，甘肅省省級食品檢查員，金城首席科普專家。兼任中國治沙暨沙業學會文冠果及木本油料專業委員會副主任委員，中國食用菌協會羊肚菌產業分會副主任委員，《食品工業科技》編委，《食品研究與開發》編委，甘肅省黃河流域生態保護和高質量發展專家庫專家等。主持完成國家自然科學基金、中國博士后科學基金（特別資助和一等面上資助）、甘肅省自然科學基金重點項目等20余項課題，參與國家863計劃、國家國際科技合作專項等課題5 項，公開發表學術論文120余篇，其中SCI/EI收錄50余篇，授權發明專利16 件，授權實用新型專利和軟件著作權40余件，獲甘肅省科技進步二等獎、甘肅省教學成果二等獎、甘肅省高等學校科學研究優秀成果一等獎等獎勵。

本文《6 株野生羊肚菌的分子鑒定及高活力菌株篩選》來源于《食品科學》2025年46卷第13期86-93頁，作者：向雨萌，吳琦，任海偉，田亞琴，郭曉鵬，劉前逵，王雅鈺。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250107-047。點擊下方閱讀原文即可查看文章相關信息。

實習編輯：李雄；責任編輯：張睿梅。點擊下方 閱讀原文 即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網

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