全 文 ：食用菌学报 2007. 14(1):62 ～ 66
收稿日期:2006-10-27 原稿;2006-02-14 修改稿
基金项目:国家“ 948”项目(2004-4-28)的部分研究内容
作者简介:李　琳(1982 -),女 , 湖南中南林业科技大学在读硕士研究生 , 主要从事食用菌遗传育种方面的研究 , 发
表主笔论文 1 篇。
*本文通讯作者
文章编号:1005 - 9873(2007)01 - 0062 - 05
双孢蘑菇遗传育种研究进展
李　琳 , 周国英* , 刘君昂 , 郝　艳
(湖南中南林业科技大学资源与环境学院 ,长沙 410004)
摘　要:综述了人工选择育种 、杂交育种 、原生质体融合育种和基因工程育种等双孢蘑菇遗传育种研究的现
状及进展 ,并展望了上述研究领域的发展趋势。
关键词:双孢蘑菇;杂交育种;原生质体融合;基因工程;遗传标记
中图分类号:S646. 110. 36　　　　文献标识码:A
　　双孢蘑菇(Agaricus bisporus(Lange)Sing. )
营养丰富 ,味道鲜美 ,是目前世界上人工栽培最
广泛 、产量最高 、消费量最大的食用菌 ,产量约占
世界食用菌总产量的 40%左右[ 1] 。双孢蘑菇也
是我国目前最大宗的出口创汇食用菌[ 2 , 3] ,产品
主要销往东南亚[ 4] 、德国 、加拿大 、美国及东欧国
家[ 5] 。众所周知 ,食用菌生产的发展很大程度上
依赖于菌种 ,因此 ,筛选出抗逆性强 、产量高 、品
质好的双孢蘑菇优良菌株对双孢蘑菇生产具有
重要意义 。
1　双孢蘑菇遗传育种研究现状
1. 1 人工选择育种
　　人工选择育种就是人工选择自然发生的有
益变异 ,从而获得优良菌株的方法 。1894 年 ,康
斯坦丁等首次制成蘑菇纯菌种[ 6 ] ;1929年 ,美国
人 Lambe rt公开了用蘑菇孢子和组织培养物制
种的秘密[ 6] 。此后 ,蘑菇单孢和组织培养分离技
术迅速发展起来。法国(1948年)的索米塞尔蘑
菇菌株及美国(1950年)的奶白 、棕色和白色等蘑
菇菌株都是通过人工选择育种获得的[ 7 , 8] 。由于
我国缺乏双孢蘑菇种质资源 , 20世纪 80年代以
前 ,我国的栽培品种如 S-176 等主要是以引进菌
株经人工选择育种而成的[ 6 , 9] 。
1. 2 杂交育种
　　杂交育种是一种遗传物质在细胞水平上的
重组过程 。20 世纪 70 年代 , 冰岛的 Gerda
Fri tsche 博士[ 10] 开始利用蘑菇不育单孢子培养
物配对 、以恢复可育性为标记选育杂交菌株 ,于
1981年首先育成纯白色蘑菇品种和米色蘑菇品
种间的杂交菌株 U1和 U3 ,并在欧洲广泛使用 。
我国的杂交选育是从 70年代末 80年代初才发展
起来的。80年代初 ,上海农业科学院食用菌研究
所和福建轻工业研究所开始进行双孢蘑菇单孢
杂交育种研究 ,选育出一批优良的单孢杂交菌株
如闽 1号 ,并被广泛使用[ 11] ;1987年 ,王贤樵 、王
泽生等提出双孢蘑菇杂种子一代与子二代遗传
变异的酯酶同工酶模式 ,并育成杂交菌株A s2796
系列 , 这是我国培育的首批双孢蘑菇杂交
菌株[ 12] 。
1. 3 原生质体技术育种
1. 3. 1 原生质体融合
原生质体融合技术是按照人们的需要 ,使
两个不同遗传性状的细胞融合成一个新的杂种
细胞 ,其特点是可克服远缘杂交不亲和性 ,扩大
现有品种的遗传变异范围 ,为实现远缘杂交育
种开辟新途径[ 13] 。最初的工作主要是研究双孢
蘑菇原生质体的制备与再生 、同核体的分离与
鉴定等[ 14] 。随后 ,又对同核原生质体亲和性反
应及杂交异核体 F2代的农艺性状和 F2代的分
离与变异规律进行了研究 ,并建立了以菌落形
态 、菌丝生长速度 、羧甲基纤维素酶相对活性以
及酯酶同工酶电泳为手段的杂交异核体的鉴定
体系[ 15 , 16] 。
DOI牶牨牥牣牨牰牬牳牳牤j牣cnki牣牨牥牥牭牠牴牳牱牫牣牪牥牥牱牣牥牨牣牥牨牭
第 1 期 李　琳 ,等:双孢蘑菇遗传育种研究进展
1. 3. 2 原生质体单核化
通过原生质体技术得到的单核体称为单核
原生质 ,这一现象称为原生质体单核化 。原生质
体单核体和由孢子形成的单核体具有不同的遗
传特性。原生质体单核杂交 ,亲本中的优良性状
可以得到稳定表达。Anderson等利用原生质体
单核杂交 ,从双孢蘑菇菌丝体中制备出同核原生
质体 ,但由于再生率很低(0. 1%或更低),得到的
同核体比例也很低[ 17] 。Wessels等采用有效的
溶壁酶系统 ,使原生质体再生率高达 30%[ 18] ,并
采用等电聚焦的同工酶电泳方法 ,有效地鉴定出
同核体和异核体 。A nde rson采用 RFLPs方法鉴
定双孢蘑菇同核原生质体再生率时指出 ,同核体
与异合体的比例为 10%左右[ 19] 。
1. 4 基因工程育种
　　基因工程育种是在基因水平上 ,以人为的方
法从某一供体生物中提取所需要的基因 ,在离体
条件下用适当的限制性核酸内切酶切割 ,把它与
载体连接起来一并导入受体生物细胞中进行复
制和表达 ,从而选育出新品种 ,可完成超远缘杂
交。1987 年 , Ellio t t 等建立了双孢蘑菇基因文
库[ 20] ;1991年 , Challen 等首次提出了双孢蘑菇
转化的策略[ 21] ;同年 , Roye r 等展望了双孢蘑菇
转化系统的现状与未来[ 22] ;1993年 , Kerrig an建
立了包括同工酶 、RFLP 、RAPD 、rDNA 重复序列
以及少量外部表型性状等多种标记的遗传连锁
图 ,为进一步分析双孢蘑菇的遗传行为 ,定位 、克
隆有关基因提供了一个很好的参照标尺[ 23 , 24] ;
1996年 ,S toop等首次建立了双孢蘑菇的转化体
系 ,为双孢蘑菇的遗传转化工作奠定了良好的基
础[ 25] ;2000年 , Challen 等在双孢蘑菇转化技术
研究中 ,使用原生质体筛选 ,获得了一些抗新潮
霉素转化子;福建省轻工业研究所从 1994 年开
始进行双孢蘑菇基因工程育种的理论探索 、技术
研究与育种试验 ,投资 100多万元建立了基因工
程实验室 ,拥有一个储存 300多个野生和人工栽
培双孢蘑菇菌株的种质库 ,其中包括耐高温 、抗
干泡病 、抗绿霉等的优良种质 ,并与美国 Sylvan
公司合作 ,初步建立起基因文库[ 26] 。目前 ,该实
验室主要从事与产量 、品质 、抗性和耐储藏等相
关的重要基因紧密连锁的分子标记的寻找 、基因
的克隆 、表达和功能验证等研究。
1. 4. 1 双孢蘑菇遗传标记技术研究进展
探索遗传标记的目的是发现在遗传上与重
要特征的决定因素密切相关的优良标记。在双
孢蘑菇遗传育种研究中 ,遗传标记经历了从外观
形态表型标记到生理生化标记 ,从分子水平的同
工酶到DNA分子标记如 RFLP 、RAPD和 AFLP
等 [ 27] 。
1. 4. 1. 1 同工酶标记
这是一种自然存在的 、对双孢蘑菇菌株的表
现型 、外表及习性很少发生(或不发生)作用的标
记技术 ,可从蛋白质水平反映出物种的遗传变
异 ,广泛应用于不同种属 、同种不同菌株的分类
和鉴别以及杂交育种中亲本的选取 、杂交种的鉴
别等 。在同样条件下 ,同功酶是有效标记 ,而且
价格便宜 ,不足之处就是数量不多 ,双孢蘑菇的
同工酶标记少于 10个[ 28] 。
1. 4. 1. 2 RFLP 标记
RFLP 标记能反映 DNA 水平的差异 ,供试
菌株 DNA 通过酶切 、电泳 、Southern杂交产生不
同长度的多态性 ,显示不同的电泳带型 ,这些带
型是鉴别品系 、分析类缘关系 、证实遗传分离的
科学证据 。Cast le等人曾以 RFLP 为遗传标记分
析双孢蘑菇及大肥菇(Agaricus bi torquis)的种
间及种内多态性 ,并比较了栽培种与野生种之间
的类缘关系[ 29] ;Lo f tus等利用 RFLP 研究双孢蘑
菇栽培菌株与野生菌株之间的 DNA 结构差异 ,
以证实遗传分离[ 30] 。
1. 4. 1. 3 RAPD标记
RAPD标记技术的目的是检测 DNA 的多态
性 ,这是一种快速 、简便 、所需样品量少而又有效
的分子鉴别方法 ,广泛应用于物种及杂交子 、融
合子的鉴定和遗传相关性分析 。罗信昌通过
RAPD技术制成蘑菇分离物及对应子实体的指
纹图谱 , 以分析它们之间的 DNA 同源性及遗传
相似度 ,以鉴别分离物真伪 [ 31 , 32] ;Khush 则应用
RAPD进行遗传亲子分析[ 33] ;曾伟等应用 RAPD
技术分析了双孢蘑菇及大肥菇种内和种间多态
性 , 进一步证实双孢蘑菇种内相似性很高 , 而大
肥菇种内相似程度较低 ,同时还分析评价了两个
种之间的亲缘关系 , 为种间杂交选材提供了理论
依据[ 34] 。
1. 4. 1. 4 AFLP 标记
AFLP 是目前最有效的一种分子标记技术 ,
它能有效地揭示那些在遗传变异上并不明显的
物种间的遗传多样性。与 RFLP 、RAPD等标记
技术相比 ,AFLP 标记获得的遗传信息更丰富稳
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食　用　菌　学　报 第 14 卷
定。李荣春应用 AFLP 标记技术对双孢蘑菇的
20个野生菌株和 5 个栽培菌株的遗传多态性进
行了研究 ,证明 AFLP 技术能够揭示双孢蘑菇菌
株在地理分布上的特性[ 35] 。辜运富利用 AFLP
标记技术研究了 15个双孢蘑菇菌株的遗传多态
性 ,发现双孢蘑菇在遗传关系上的差异不大 ,但
不同菌株具有自己独特的 AFLP 指纹图谱 ,说明
AFLP 技术能够有效地揭示双孢蘑菇菌株之间微
弱的遗传多态性[ 36] ;聚类结果表明 , AFLP 标记
技术不仅能在一定程度上反映双孢蘑菇菌株在
地理分布上的特点 ,也能揭示杂交育种引起的遗
传变异。
1. 4. 2 双孢蘑菇重要标记位点研究进展
1. 4. 2. 1 与双孢蘑菇降解基质能力相关的标记
位点
一个菌株降解基质的能力直接影响到其产
量和品质 。双孢蘑菇降解基质的酶类如木质素
酶(漆酶等)、纤维素酶位点始终是蘑菇育种与生
理生化学研究的重点[ 37 , 38] 。Ellio tt 曾报道过对
产漆酶基因的克隆工作 , 并试图把抗病虫害基
因 、纤维素酶基因 、与保鲜相关的基因分离鉴定
出来 ,并用于转化育种;Piet等从双孢蘑菇中分
离编码木质纤维素降解酶基因 ,并克隆了编码木
聚糖酶的基因 XlnA [ 39] 。
1. 4. 2. 2 与双孢蘑菇产量和品质性状相关的标
记位点
寻找能预测新菌株产量和质量性状的标记
位点 ,不仅能从成千上万个新菌株中快速识别出
优良菌株 ,从而提高育种效率 ,并能为目的基因
的确定与克隆奠定基础。现已证明 ,除了木质素
酶 、纤维素酶位点外 ,双孢蘑菇的酯酶 、乙醇脱氢
酶 、多酚氧化酶 、过氧化物酶 、细胞色素氧化酶同
工酶和水溶性蛋白这 6个生化标记也与产量和
质量性状明显相关[ 27 , 40] 。
1. 4. 2. 3 与双孢蘑菇褐变或风味相关的标记
位点
双孢蘑菇子实体生长快速而又容易腐烂 ,因
此 ,蘑菇栽培者与加工厂商都希望为他们提供不
易褐变 、风味好 、保鲜能力强的优良菌株 。1988
年始 ,美国 Monterery 研究室的Wach等将杂交
菌株 U 1的 DNA 片段导入大肠杆菌 ,建立起基因
文库 ,并尝试把某些 DNA片段导入其他菌株 ,以
期育成不因机械伤而发生褐变的优良菌株。
1991年 , Khush 等应用 PCR 技术扩增重要的
DNA 片段 ,对能催化褐变的双孢蘑菇酪氨酸酶
的基因作了研究[ 27 , 41] 。
2　存在的问题与展望
　　人工选择育种工作量大 ,只有靠长期积累才
能有所成就 。杂交育种受双孢蘑菇次级同宗配
合方式的限制和细胞壁的障碍而只限于种内杂
交 ,而种间 、属间等远缘杂交则非常困难 ,且工作
量大 、周期长。
双孢蘑菇原生质体技术还处于研究阶段 ,仍
存在着远缘杂交融合不稳定 ,随机性较大 ,要获
得具有某种特定优良性状的重组子较为困难 ,应
用于栽培生产少等问题 ,但由于原生质体已去除
遗传物质进入细胞的一大屏障 ,因而是基因转化
的最好受体。今后 ,原生质体技术将被广泛应用
到各种性状转化方法中去 。
基因工程在双孢蘑菇中的应用包括两个方
面 ,一是作为新的基因工程受体菌 ,生产人们所
期望的外源基因编码的产品;另一方面是定向培
育抗虫 、抗病 、优质 、高产的新品种 ,从而获得优
良性状 ,最终提高产量 。但由于食用菌基因工程
起步较晚 ,目前尚需要研究适宜载体的构建 、高
效稳定遗传转化体系的建立等 ,并且要求较高的
技术 、大量昂贵的试剂和设备等。
但是人们有理由相信 ,随着分子生物学和实
验技术手段的不断深入和发展 ,利用现代育种技
术培育出各种具有自主知识产权的优良菌株 ,具
有广阔的前景 。
参考文献
[ 1] 蔡衍山 , 吕作舟.食用菌无公害生产技术手册[ M] . 北
京:中国农业出版社 , 2003:154.
[ 2] LUCIER G , ALLHOUSE J. Fac to rs affecting U . S.
mush room consumption[ J] . The Economic Research
Service , 2003 , 3:1-11.
[ 3] 秦俊哲 , 吕嘉枥.食用菌贮藏保鲜与加工新技术[ M ] .
北京:化学工业出版社 , 2003:9.
[ 4] 陈　莹 , 郑泽华. 公安双孢蘑菇远销东南亚地区[ J] .
食用菌 , 2005 , 27(1):19.
[ 5] 何焕清. 美国食用菌产销概况[ J] . 中国食用菌 , 1998 ,
16(4):40-41.
[ 6] 王泽生. 中国双孢蘑菇栽培与品种改良 [ J] .
International Ag riculture T rade , 2004 , 52-55.
[ 7] 卯晓岚.中国食用菌物种资源回顾与展望[ J] .中国食
用菌 , 2000 , 19(增刊):9-13.
64
第 1 期 李　琳 ,等:双孢蘑菇遗传育种研究进展
[ 8] 李荣春.双孢蘑菇生活史的多样性[ J] . 云南农业大学
学报 , 2005 , 20(3):387-391.
[ 9] 许广波 , 傅伟杰.双孢蘑菇的栽培现状及其研究进展
[ J] .延边大学农学学报 , 2001 , 23(1):69-72.
[ 10] 暴增海 , 柳焕章 , 李月梅. 食用菌栽培原理与技术
[ M] .北京:中国标准出版社 , 2000:61-66.
[ 11] LI RC. Div ersity in mo rphological character ,
f ructification , cro ssing of strain 96. 4 ( Agaricus
bisporus) and its SSI s[ J] .云南大学学报(自然科学
版), 2001 , 23:21-27.
[ 12] WANG HC , WANG ZS. The prediction of st rain
charac te ristics of Agaricus bisporus by the
applica tion of isozyme electr opho resis [ J ] .
M ushro om Science , 1989 , 12(1):87-100.
[ 13] 罗立新.细胞融合技术与应用[ M] . 北京:化学工业
出版社 , 2004.
[ 14] 马爱民 ,贺冬梅 , 潘迎捷.双孢蘑菇同核原生质体育
种技术研究Ⅰ .同核原生质体的分离与鉴定[ J] . 食
用菌学报 , 1995 , 2(3):1-5.
[ 15] 马爱民 , 贺冬梅 ,凌霞芳 ,等.双孢蘑菇同核原生质体
育种技术研究Ⅱ .同核原生质体的杂交[ J] . 食用菌
学报 , 1995 , 2(4):11-17.
[ 16] CASTLE AJ , HORGEN PA , ANDERSON JB.
Crosses among homoka ryons from commercial and
w ild-co llected str ains of the mushroom Agaricus
brunnescens ( A. bisporus) [ J ] . Appl Env ir on
M icrobiol , 1988 , 54:1643-1648.
[ 17] 潘迎捷. 单核原生质体在食用菌遗传育种中的应用
[ J] . 食用菌 , 1991 ,(3):5-6.
[ 18] 潘迎捷 , 陈明杰 ,汪邵月 ,等.香菇单核原生质体制备
和再生菌丝交配型测定[ J] . 上海农业学报 , 1993 , 9
(3):11-14.
[ 19] 潘迎捷 , 陈明杰 ,汪邵月 ,等.单核和同核原生质体技
术在食用菌遗传育种上的应用[ J] . 食用菌学报 ,
1994 , 1(2):56-62.
[ 20] 刘祖同 ,罗信昌. 食用蕈菌生物技术及应用[ M] .
北京:清华大学出版社 , 2002.
[ 21] CHALLEN MP , ELLIOTT TJ , KUES U , et al.
Expression of A mating type genes o f Cop rinus
cinereus in a he te rolog ous basidiomycete ho st[ J] .
M ol Gen Gene t , 1993 , 241:474-478.
[ 22] VAN DE RHEE M D , MENDES O , WERTEN
WT , et al . Highly efficient homologous integ ra tion
v ia tandem exo-β-1 , 3-glucanase genes in the
common mushroom , A garicus bisporus [ J] . Curr
Gen , 1996 , 30:166-173.
[ 23 ] KERRIGAN RW. Meiotic behavior and linkage
relationships in the secondarily homothallic fungus
Agaricus bisporus[ J] .Genetics , 1993 ,(133):225-236.
[ 24] 曾　伟 ,宋思扬. 双孢蘑菇的分子遗传育种[ J] .微生
物学通报 , 1999 , 26(4):301-304.
[ 25] STOOP JMH , MOOIBROEK H. Advances in genetic
analy sis and bio technolo gy of the cultivated button
mushroom (Agaricus bisporus)[ J] . Appl M icrobio l
Biotechnol , 1999 , 52(4):474-483.
[ 26] 王泽生 ,陈美元 , 廖剑华 ,等. 双孢蘑菇部分 cDNA 文
库的构建及筛选[ J] . 菌物学报 , 2004 , 23(1):63-65.
[ 27] 齐向辉 ,周国英. 分子标记技术在真菌上的应用(综
述)[ J] . 河北职业技术师范学院学报 , 2003 , 17(3):
72-76.
[ 28] 王泽生 , 王贤樵. 双孢蘑菇重要标记位点研究进展
[ J] . 中国食用菌 , 1994 , 13(2):20-21.
[ 29] CAST LE AJ , HORGEN PA , ANDERSON JB.
Restriction fragment length polymo rphism s in the
mushro oms A garicus brunnescens and Agaricus
Bitorquis[ J] . Appl Environ M icr obiol , 1987 , 53(4):
8162-8221.
[ 30] ANDERSON JR(李一民译). 双孢蘑菇分子育种技
术的进展[ J] . 国外食用菌 , 1992(1):30-32.
[ 31] 罗信昌. 蘑菇分离物的 DNA指纹鉴别[ J] . 中国食用
菌 , 2001 , 20(3) :3241.
[ 32] 陈美元 ,廖建华 , 王泽生. 双孢蘑菇三种类型菌株的
RAPD扩增研究[ J] . 食用菌学报 , 1998 , 5(4):6-10.
[ 33] KHUSH RS , BEEKER E , WACH M. DNA
am plification polymo rphism s of the cultiva ted
mushro om Agaricus bisporus [ J] . Appl Environ
Microbiol , 1992(58):2971-2977.
[ 34] 曾　伟 ,宋思扬 , 王泽生.双孢蘑菇及大肥菇的种内
及种间多态性 RAPD 分析[ J] . 菌物系统 , 1999 , 18
(1):55-60.
[ 35] 李荣春.双孢蘑菇遗传多样性分析[ J] . 云南植物研
究 , 2001 , 23(4):444-450.
[ 36] 辜运富 ,张小平 , 张　强 ,等. 双孢蘑菇种内多态性的
AFLP分析[ J] . 西南农业学报 , 2003 , 16(4):39-43.
[ 37] CHOW CM , YAGUE E , RAGUZ S , et al. The
CEL3 gene of Agaricus bisporus codes fo r a modula r
cellula se and is transcriptionally regulated by the
ca rbon source [ J] . Appl Environ M icrobio l , 1994 ,
(8):2779-2785.
[ 38] PERRY CR , SMITH M , BRITNELL CH , et al.
Identifica tion of tw o laccase gene s in the cultiva ted
mushro om Agaricus bisporus[ J] . J Gen M icrobio l ,
1993 , (139):1209-1218.
[ 39] 王丕武 ,王东昌. 食用菌基因工程研究进展[ J] . 吉林
农业大学学报 , 2001 , 23(3):23-27.
[ 40] SONNENBERG ASM , DE Groo t PWJ , SCH AAP
65
食　用　菌　学　报 第 14 卷
PJ , et al . Isolation of expressed sequence tag s o f
Agaricus bisporus and their assignment o f
chromosomes[ J] . Appl Env ir on M icrobiol , 1996 , 62
(12):4542-4547.
[ 41] 李荣春.双孢蘑菇分子标记研究进展[ J] . 微生物学
通报 , 2002 , 29(2):64-67.
[本文编辑] 　宋凤菊
Recent Advances in Genetic Breeding of
Agaricus bisporus
LI Lin , ZHOU Guoying , LIU Junang , HAO Yan
(College of Resources and Environment , Cen tr al South Unive rsity of Forestry
and Technology , Changsha , Hunan 410004 , Ch ina)
Abstract: Recen t advances in gene tic breeding of Agaricus bisporus involving ar tif icial selec tion , cross
br eeding , protoplast fusion and gene engineer ing have been summarized , and the future prospects discussed.
Key words:Agaricus bisporus ;Cross br eeding;Protoplast f usion;Gene enginee ring;Genetic marke r
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