天木生物ARTP與MMC成功助力靈芝菌株的高通量選育
本期為您推薦上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院張勁松研究員團(tuán)隊近期公開的一份發(fā)明zl：一種靈芝菌株的高通量選育方法,。該研究利用室溫常壓等離子體誘變儀（ARTP），構(gòu)建大規(guī)模誘變庫,，結(jié)合微液滴培養(yǎng)技術(shù)（MMC）進(jìn)行高通量篩選,，篩選到三個靈芝菌株，通過搖瓶傳代5次發(fā)現(xiàn)三個靈芝誘變株的遺傳性狀穩(wěn)定,，可應(yīng)用于靈芝產(chǎn)業(yè)中的生產(chǎn)和研究,。
靈芝(Ganoderma lucidum)是一種重要的藥用真菌，具有多種藥用功效,，如免疫調(diào)節(jié),、抗腫瘤等。近年來,，隨著人們對健康食品和保健品的需求增加,，靈芝及其相關(guān)產(chǎn)品的市場需求也日益增長。然而,，靈芝的生長速度和產(chǎn)量較低,，限制了其應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。目前,，常見的靈芝菌株選育方法主要是利用化學(xué)誘變法和物理誘變法,。化學(xué)誘變法會帶來較高的毒性和突變率，可能存在味道不好和生物安全問題,。而物理誘變法在保證品質(zhì)穩(wěn)定和生物安全的同時,，也能產(chǎn)生大量變異體,。
近年來,，ARTP誘變技術(shù)在在生物育種中有著廣泛的應(yīng)用，該技術(shù)具有誘變效率高,、操作簡便,、突變范圍廣、不影響基因組整體穩(wěn)定性等優(yōu)點,。MMC技術(shù)則是一種高通量微量培養(yǎng)技術(shù),，通過使用微小培養(yǎng)箱和液面控制器，將大量菌株同時在微小體積內(nèi)培養(yǎng),，從而減小了單個菌株生長過程中的擾動,，并可同時研究多個菌株在不同環(huán)境下的代謝活性。結(jié)合使用ARTP和MMC技術(shù),，可以實現(xiàn)對微生物菌株的快速,、高效的選育，從而提高菌株的產(chǎn)量,、適應(yīng)性和其他優(yōu)良性狀,，為靈芝的高通量篩選提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
本研究中,，研究團(tuán)隊首先對靈芝菌株G0023活化并制備原生質(zhì)體,，利用ARTP IIS對原生質(zhì)體進(jìn)行誘變，計算致死率（圖1）,。當(dāng)致死率達(dá)到90％的時候所設(shè)置的參數(shù)作為后期處理的最佳處理參數(shù),。針對誘變后的原生質(zhì)體，利用MMC系統(tǒng)(微生物液滴培養(yǎng)儀)進(jìn)一步篩選,，選育靈芝G0023誘變菌株,。對野生菌株與誘變篩選后的菌株進(jìn)行平板與搖瓶水平進(jìn)行比較，分析其生長性能,，葡萄糖的利用與三萜的產(chǎn)量,，并對誘變菌株進(jìn)行傳代，驗證其遺傳穩(wěn)定性,。
利用平板的菌落半徑從誘變庫中篩選出3株菌株（表1）,，搖瓶中發(fā)酵并測定誘變菌株對底物葡萄糖利用率，菌絲體干重,，菌絲體中三萜產(chǎn)量,。結(jié)果顯示4個菌株在發(fā)酵7天后，培養(yǎng)基中葡萄糖的利用率都處于較高水平（圖2），其中2株菌的菌絲干重較野生型提高26.33％和17.85％,。這兩株菌的三萜產(chǎn)量提高了32.10％和15.72％（圖3）,。三個菌株搖瓶傳代5次后對其生長情況進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，各誘變株遺傳穩(wěn)定性較好（圖4）,。這些結(jié)果顯示用ARTP誘變技術(shù)和MMC高通量篩選技術(shù)相結(jié)合,，可以從靈芝菌株中高效篩選出生長速度快、產(chǎn)物含量豐富的優(yōu)良菌株,。
圖1 靈芝G0023原生質(zhì)體致死率曲線
表1 三個誘變菌株與G0023在平板生長速度
圖2 G0023與誘變菌株搖瓶發(fā)酵情況
圖3 G0023與誘變菌株菌絲體總?cè)飘a(chǎn)量
圖4 三個誘變菌株遺傳穩(wěn)定性分析
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