揭开金针菇的“身世”之谜

   日期:2018-08-06     来源:中国科学报    浏览:2097    
  金针菇作为我国重要的栽培食用菌之一,经济价值和营养价值都很高,它的身影经常出现在餐桌上。据数据统计,金针菇的产量在我国食用菌中位列第四。在过去的研究中,由于形态特征类似,不少人把金针菇归到欧洲的毛腿冬菇(Flammulina velutipes)。
 
  近日,中科院昆明植物所真菌多样性与分子进化研究团队有了新的发现,他们认为金针菇和毛腿冬菇是两个完全不同的物种。为此,研究团队给“金针菇”起了一个学名叫“F.filiformis”。
 
  中科院昆明植物所研究员杨祝良告诉《中国科学报》记者:“近几年,研究组在科技部‘973’项目的支持下,开展食用菌优异种质性状形成的遗传基础研究,金针菇就是其中一个重要的研究对象。解决金针菇的物种归属问题,是其他一切研究的基础。如今在团队的努力下,金针菇终于有了自己的‘户口身份’证明。”
 
  从中国冬菇属分类开始的课题
 
  金针菇喜欢低温,常在冬季出菇,因此它又被称为“冬菇”。科学家之前通过从冬菇个体上分离得到的菌株,再经过人工驯化、杂交、选育等过程,最终培育出了现在广泛栽培的金针菇。
 
  过去,科研人员曾对金针菇属的物种多样性开展过一些研究,发现东亚的金针菇与原初描述于欧洲的毛腿冬菇存在差异。但是,由于当时研究手段有限,这个问题一直悬而未决。
 
  杨祝良告诉记者,2005年他指导当时的博士研究生葛再伟开展了中国冬菇属的分类研究。虽然在《真菌多样性》期刊发表了研究结果,但成果还有局限性。
 
  “2014年‘973’项目启动,于是我们又将金针菇的问题提到议事日程上,葛再伟的团队对过去没有解决的问题继续进行梳理。”杨祝良说。
 
  根据当时掌握的材料,研究团队对我国的冬菇属标本进行了研究。他们基于形态特征及内转录间隔区(ITS)的核苷酸序列分析,报道了中国的一个新记录种和两个新变种,其中一点就是将东亚的金针菇定名为毛腿冬菇丝盖新变种(F. velutipes var. filiformis)。不过,这只是权宜之计。
 
  杨祝良提到,在项目研究过程中,不少科学家给予了重要支持。中国农业科学院农业资源与农业区划研究所研究员张金霞提供了一些重要菌株,北京林业大学教授戴玉成将团队在我国北方和在欧洲采到的标本一并赠予杨祝良团队进行研究。
 
  “欧洲蘑菇研究权威专家、苏黎世工业大学教授E. Horak和芬兰的一位同行也加入到了该研究中,奥地利维也纳大学标本馆和美国田纳西州立大学标本馆也为我们提供了帮助。大家集思广益后,在我指导下,由博士研究生王攀蒙开展具体研究工作,我们试图充分利用现有研究材料来阐明金针菇的分类地位。”杨祝良说。
 
  用基因组手段挖掘种质资源
 
  在这项长达10余年的工作中,由于种种条件缺乏,研究团队要面临各种各样的困难,其中最重要的一个就是标本质量不高、国外标本缺乏。
 
  杨祝良说:“要证明东亚的金针菇与欧洲毛腿冬菇是相同还是不同,首先必须有采自两地的充足的标本,标本质量要高,这样才能开展分子水平的差异研究,从统计学上阐述二者的异同。”
 
  为此,2006年借国际合作研究之机,杨祝良在德国采集了欧洲毛腿冬菇的标本。在多年野外标本采集和菌种分离积累的基础上,他们通过与国内外研究者合作和馆际互借,最终得到了该属12个物种的88份高质量标本,克服了高质量标本缺乏的困难。
 
  同时,由于种间形态上十分相似,选择适合的分子标记就尤为重要。研究中团队发现,目前常用的分子标记片段并不能很好地解决“金针菇”的分类地位问题。寻求其他分子标记,例如交配型基因的差异,就成为当务之急。
 
  “当时国内外很少有用担子菌交配型基因的核苷酸序列来开展相关研究,因此能够供借鉴的成果有限。我们就根据已发表的金针菇交配型基因文献资料,对冬菇属所包含的四种类型的交配型基因都作了相关测试。”杨祝良表示。
 
  经过团队的不断摸索,他们最终筛选出了适合系统发育分析的交配型基因片段,为后续的真菌分类学研究提供了新的思路。
 
  杨祝良告诉记者,研究团队用交配型基因构建的系统发育树,在认识冬菇属物种多样性方面很有帮助,冬菇属的个别物种可能需要重新界定。“另外,我们系统地研究了冬菇属物种的多样性,这对资源利用和产业发展可以提供指导,为今后基于基因组、基因工程等手段精准挖掘和利用该属种质资源提供了基础性的科学依据。”杨祝良说。
 
  致力真菌分类学研究
 
  清代文学家方苞曾说过“盖将天开以成务,必先分类而知名”,只有掌握了自然界各类生物和物体的名字,才能认识自然界并与之和谐相处。杨祝良表示,物种是生物学一切学科研究的基础,真菌也不例外。
 
  近年来,他带领团队开展真菌的多样性、系统发育、生物地理及分子进化等研究工作。除了金针菇,团队对牛肝菌科、鹅膏科及蘑菇科真菌也有较为系统深入的研究。他们提出了牛肝菌科内各亚科和部分属种划分的“形态—分子标准”,发表了牛肝菌科的4个新亚科、13个新属和72个新种,引领了牛肝菌科真菌的精准分类。与此同时,团队也揭示了松塔牛肝菌属的非洲起源与全球分布格局形成机制,明晰了网盖牛肝菌种群的进化机理。
 
  针对“蘑菇中毒”的现象,杨祝良团队下功夫开展毒蘑菇科普宣传,并且开发了一款毒蘑菇识别App。
 
  “未来我们将开展相关的基因组学研究,整合资源,加强学科集成和交叉,在充分利用西南地区真菌资源优势开展高水平研究的同时,也要重视资源开发利用研究,将资源优势转变成经济优势和发展优势,为脱贫攻坚贡献力量。在科技脱贫中,我们推广羊肚菌种植10000余亩,纯收入逾1亿元。”杨祝良说。
 
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