蛹虫草继代培养过程中菌种初期退化的生物学特性研究

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangchao1011
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蛹虫草是一种著名食药用真菌,有重要药理作用。但其在继代培养过程中菌种退化导致其产量急剧下降,为工厂化生产带来严重隐患,因此菌种退化的早期检测成为蛹虫草工厂化生产的核心问题。本试验通过继代培养的方式对蛹虫草菌落的表观性状、菌丝超微结构特征、活性氧的积累以及活性氧消除系统中的抗氧化酶活性等方面进行了研究,旨在明确蛹虫草继代培养过程中的形态变化、超微结构变化、活性氧积累和菌种退化之间的相关性,初步探究蛹虫草初期退化机理,找到菌种初期退化的标志性指标。主要研究结果如下:1.探明了蛹虫草菌丝继代培养对其种性特征的影响。转代至第3代时开始发生退化,菌丝颜色变浅、气生菌丝增多,日均生长量下降了10.3%;扫描电镜下,菌丝扭曲变形,粗细不均匀,菌丝直径显著性变小,下降了12.89%;分生孢子梗变形,分生孢子数减少了14.02%。第5代菌落角变明显,菌丝缢裂严重。这些可作为蛹虫草初期退化检测的生物学指标。2.发现了在蛹虫草继代培养过程中的菌丝退化与亚细胞结构特征变化的关系。在透射电镜下,随着继代培养,菌丝细胞壁逐渐变薄,细胞内容物发生变化,继代至第3代以后细胞质明显变少,线粒体肿胀、嵴变形,观察到很多自噬现象。继代至第4-5代时,细胞变形,一部分细胞内部形成了较大的空腔,部分细胞液外渗,一部分细胞内原生质体收缩,细胞核区显著增大。第5代时细胞内受到严重胁迫,一部分形成大量空腔走向凋亡,一部分核区增大在细胞壁内侧形成极厚的次生壁,分裂产生了厚垣孢子。且本试验发现沃鲁宁体在蛹虫草细胞受胁迫中自我保护的生理过程,随着胁迫的增加,沃鲁宁体堵塞隔膜的隔孔,防止原生质流失,以保护顶端生长点细胞。蛹虫草细胞内沃鲁宁体直径大约在150-200nm之间,明显大于其它丝状真菌的沃鲁宁体。3.通过对继代培养菌株进行NBT染色观察和活性氧含量测定均证明了蛹虫草菌株在继代培养过程中受到了活性氧的胁迫,到第3代时过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)积累达到最大量,较第1代分别升高了46.15%和16.67%,第4代以后稍有下降。外源添加活性氧验证试验也证明了活性氧的积累造成了菌株的初期退化。活性氧积累与丙二醛含量的变化规律一致,因此活性氧含量可作为蛹虫草菌种退化的早期快速检测指标。结合透射电镜和激光共聚焦显微镜观察到继代培养过程中菌丝尖端活性氧积累先增加后降低,第3代菌丝尖端染色明显加深,尖端活性氧最多,随着转代次数再增加,尖端活性氧降低,即随着转代次数增加,菌丝尖端消除活性氧的能力由强变弱。4.在抗氧化酶系统中,超氧化物歧化酶(SOD)与谷胱甘肽还原酶(GR)对胁迫的响应速度较快,在第2代菌丝中酶活性分别升高了为55.87%和17.14%,并且随着再次转代下降。刚经历转代时诱导体内活性氧增加,菌株首先加速活性氧清除反应。随着转代次数增加,活性氧清除作用逐渐弱于活性氧的爆发。
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