改革開放40多年以來，我國食用菌產業飛速發展，子囊菌類群的食用菌（如蛹蟲草和羊肚菌）品種的快速發展，是我國近20年來產業創新的重要標志，因其生產技術的獨特性和先進性，被商務部、科技部列為禁止出口和限制出口技術。

國際上食用菌產業的育種基礎理論體系主要是以“擔子菌”為對象建立的，而子囊菌作為低等真菌向高等真菌進化中間階段的真菌類群，其細胞核有了不同交配型的分化，但還沒有像擔子菌一樣，兩種不同交配型的細胞核遷移到同一細胞內，以鎖狀聯合的細胞繁殖方式形成穩定遺傳的雙核結構，表現在生產應用上的遺傳學特性和穩定性與擔子菌明細不同。當前對于子囊菌類群的食用菌品種的基礎生物學研究還不夠深入系統，導致其基礎育種理論體系不完整，特別是菌種退化等問題長期困擾著生產穩定性，影響了產業健康發展。

魯東大學程顯好教授在第十二屆全國食用菌學術研討會上作題為蛹蟲草育種基礎生物學問題及新品種選育的報告

近期，魯東大學程顯好團隊在分別Archives of Microbiology、PeerJ和食用菌學報發表文章“Biological characteristics of Cordyceps militaris single mating-type strains”、“Effects of mating-type ratio imbalance on the degeneration of Cordyceps militaris subculture and preventative measures”和“蛹蟲草單交配型菌株配對出菇特性”，揭示蛹蟲草單交配型菌株的生物學和雜交特性及菌株無性傳代快速退化的機制，可助力產業建立蛹蟲草雜交育種體系、解決菌株傳代退化問題。

1、蛹蟲草單交配型菌株的生物學和雜交特性

自然界中蛹蟲草菌絲體或孢子體中，一般都是含有兩種不同交配型細胞（mat1-1型和mat1-2型）的異核體體系，為“雙交配型”菌絲體或菌株，也只有含有兩種不同交配型細胞的異核體，才能完成完整的有性生殖過程，產生子囊孢子。菌絲體或菌株如果在某種條件下，缺失了一種交配型細胞核，成為只有單一交配型細胞核的同核體（mat1-1型或mat1-2型），就是“單交配型”菌絲體或菌株，自然界中這種菌絲體或菌株大部分不能形成子實體，但也有“單交配型”菌絲體或菌株發生變異，能夠形成子實體，卻也不能完成完整的有性生殖過程，即不能產生子囊孢子。

按照單交配型菌株能否出菇特性，可以將單交配型菌株分為三個類型：不出菇型、非穩定出菇型和穩定出菇型，見圖1A。大多數為不出菇型，少部分為不穩定出菇型，極個別為穩定出菇型（圖1B、圖1A）。從非穩定出菇型子實體中，通過組織分離獲得純菌株，再次進行子實體栽培出菇驗證（圖2B），會出現不出菇和不穩定出菇兩種現象，所以稱為非穩定出菇。

圖1 單交配型菌株的3種出菇類型、穩定出菇的單交配型菌株子實體形態及生物轉化率

A單交配型菌株的出菇類型：①：不能出菇型；②：非穩定出菇型；③：穩定出菇型

B CMDB01、CMSY01、CMJB02單交配型菌株的子實體形態 C CMDB01、CMSY01、CMJB02單交配型菌株的子實體生物轉化率 注意：數據采用鄧肯多重比較分析，不同字母表示顯著差異（P＜0.05），下同。  

圖2 CMXF07、CMXF09、CMMS05單交配型菌株及不穩定出菇型菌株的出菇穩定性驗證

A CMXF07、CMXF09、CMMS05的單交配型菌株出菇驗證（a：CMXF07；b：CMXF09；c：CMMS05）B不穩定出菇的單交配型菌株出菇穩定性驗證

目前蛹蟲草行業的生產菌株既有雙交配型出菇型菌株（含mat1-1型和mat1-2型，有子囊孢子產生），也有單交配型出菇型菌株（mat1-1型，子座表面光滑，無子囊孢子產生）。從采集的野生標本中，也分離到了多株單交配型出菇型菌株，既有mat1-1型，也有mat1-2型，形態上也表現出多態性，見圖3。通過雜交手段，可通過mat1-1型單交配型出菇型菌株，與其他mat1-2菌株（不出菇型）雜交，在雜交子代中獲得mat1-2型單交配型出菇型菌株，反之亦然。

圖3 6株供試菌株的出菇驗證

（A：CMDB01；B：CMSY01；C：CMJB02；D：CMXF07；E：CMXF09；F：CMMS05，第二行是其子實體顯微結構圖）

雙交配型出菇型菌株分離獲得的不出菇或非穩定出菇的MAT1-1型菌株和MAT1-2型菌株，呈現出雜交可育特性，即兩種交配型同時存在時，不但可以結實，而且可育形成子囊果，產生子囊孢子。單交配型出菇型菌株分離獲得的穩定出菇型單交配型菌株，有的表現為雜交可育，有的表現為雜交不育（圖4）。

圖4 CMDB01、CMSY01、CMJB02與CMMS05單交配型菌株配對雜交子實體形態

穩定出菇的單交配型菌株菌絲生長速度比不出菇和非穩定出菇的單交配型菌株更快。雙交配型出菇型菌株分離出的MAT1-2和MAT1-1型菌株的生長速度，和兩種交配型的比例呈正相關，即比例高的單交配型菌株生長速度更快。MAT1-2型菌株菌絲體腺苷產量與MAT1-1型菌株相比更為穩定，穩定出菇型、非穩定出菇型和不出菇型菌株在蟲草素含量方面沒有顯著性差異，但在CMXF09和CMMS05兩個菌株，其MAT1-2型菌株蟲草素含量明顯高于MAT1-1型菌株。

2、蛹蟲草無性傳代導致的菌株快速退化機制

以6株不同蛹蟲草菌株為研究對象，采用原始菌株傳代和拆分成不同交配型菌株后分別傳代兩種方式，連續傳代10代以上，測試出菇性能及兩種交配型比例變化情況。

對于雙交配型出菇型菌株，某種交配型核型的丟失或者兩種交配型比例偏離是出菇性狀快速退化的主要原因，丟失一種交配型核型導致不出菇；兩種交配型比例偏離可導致產量性狀變化。發生哪種核型丟失、核型比例偏離向哪個方向發展，都是隨機性的。對于單交配型出菇型菌株，則其傳代穩定性較強，傳代至11代能正常出菇。

兩種交配型菌株接種比例從1:9到9:1的不同條件下，對產量的影響因菌株而已，即有的菌株敏感，有的菌株不敏感。

所以對于雙交配型出菇型菌株，生產上拆分成兩種單交配型菌株分別傳代、分別制種，生產使用前再混合的傳代和用種方式，能夠有效解決菌株在傳代過程中的出菇性能快速退化問題；選育產量性狀對交配型比例不敏感的菌株，以及傳代穩定、不易發生交配型丟失的菌株，是蛹蟲草育種的重要方向；定向選育單交配型出菇的特殊菌株，也是有意義的育種路線。