香菇交配型因子偏分離現象及其遺傳基礎研究

以華中、西北、西南等地野生香菇分離物和部分在全國廣泛應用的栽培菌種共28個菌株為樣本，用交配型分析、OWE-SOJ技術鑒定了菌絲原生質體單核體和孢子單核體的交配型，并對各類交配型的比例進行了統計分析。首次系統地證實，在香菇中無論是菌絲原生質體單核體還是孢子單核體，也無論是野生菌株還是栽培菌株，交配型因子分離與理論預期相偏離都是一種在統計學具有普遍意義的現象。同時，還通過單-單雜交、雙-單雜交、親本-重組型正反交子代的遺傳分析和擴增片段長度多態性的集團分離分析(AmplifiedFragmentLengthPolymorphism-BulkedSegregatedAnalysis，AFLP-BSA)，對交配型偏分離現象的遺傳基礎進行了探討。所得主要研究結果如下： 1、交配型因子偏分離的表現及其統計學意義 (1)在供試28個菌株中，除1個分離了56個菌絲原生質體單核體僅獲得1種交配型的核外，其余27個均獲得了兩種交配型。x2測驗表明兩種核型的比例偏離1：1平衡狀態的有17個，占供試菌株總數的61.71％。在17個結實的供試菌株中，擔孢子交配型發生偏分離的菌株有11個，占總數的64.71％。 (2)根據x2測驗的結果，菌絲原生質體單核體比實得比例偏離1：1預期比例的，12個栽培菌株中有8個，占供試栽培菌株總數的66.67％。16個野生菌株有9個，占供試野生菌株總數的56.25％。在11個擔孢子交配型發生偏分離的菌株中，栽培菌株有9個，供試栽培菌株總數的75％，野生菌株2個，占供試野生菌株總數的40％。菌絲和孢子兩類交配型偏離程度，均為栽培菌株高于野生菌株。 (3)擔孢子的分離除4種擔孢子的理論分離比為1：1：1：1這種情況外，還有理論預期均為1：1的2種親本型擔孢子間、2種重組型擔孢子間及親本型和重組型擔孢子之間等3種情況。統計結果表明，在供試的17個菌株中，4種情況均不偏離理論預期的有6個菌株，占供試菌株總數的35.29％。其中栽培菌株僅3個，占栽培菌株總數的25％，野生菌株中也有3個，占野生菌株總數的60％。在11個發生偏分離的菌株中，3類不偏離、1類偏離有2個，2類不偏離、2類偏離的有5個，3類偏離、1類不偏離的有3個。此外，還有1個僅分離到2種親本交配型擔孢子的極端偏分離的菌株。在大多數偏分離的菌株中親本型孢子數量總是多于重組型孢子。 2、交配型因子偏分離現象的遺傳基礎 (1)觀察表明，交配型因子偏分離與菌落形態、培養條件及單核體間交配反應特征無關：不同菌株兩種交配型的原生質體單核體在菌落形態上有較大的差異，但這些菌落形態與交配型比例之間沒有相關性；培養基、pH值、溫度等因素對交配型的比例沒有影響；兩單核體之間發生親和性反應的形態特征有多種形式，這些形態特征與交配型比例之間亦沒有直接的聯系。 (2)統計顯示，交配型偏分離的雙核菌絲體經原生質體單核化后，其兩個成員核的日再生率和再生持續時間有明顯差異。二者的這種再生能力的差異是造成交配型偏分離的直接原因。 (3)多種組合的異核體的遺傳分析表明，B因子明顯地影響雙核菌絲體經原生質體單核化后兩種單核體的比例，而A因子則對這一比例則無明顯影響，也即是說不對稱核比例的出現與B因子有關，B因子的差異對自雙核體中分離出的兩個核的存活力有不同的影響，可以根據這種功能將B因子的特異性排成一個不同等級的序列。攜帶有較大特異性的B因子的核，經過原生質體單核化之后，將以較大的比例出現，無論是在A≠B≠異核體中，還是在A=B≠異核體中，情況都是如此，而在后者中B因子的這種功能更為突出。與可視作導致菌絲原生質體單核體偏分離直接原因的再生能力差異相比，B因子的這種功能具有更深的遺傳基礎的性質。供試的B1至B4等4個B因子對自異核體中分離的核的存活力的影響力呈B1＞B3＞B4＞B2的趨勢。 (4)雙-單雜交子代的遺傳分析表明，雙-單雜交所形成的由受體細胞質和受體、供體細胞核組成的同質異核體經原生質體單核化裂解后，毫無例外地都是與受體交配型相同的核居多，說明受體細胞質環境對雙-單雜交所得異核體裂解后的核的存活和數量多少起著極為重要的作用。同時，雙-單雜交中，作為供體的兩個核與單核受體均可親和，同一種雙核菌絲體與不同單核體雜交時，遷移的可能為同一種核，也可能為兩個不同的核，但實際上只有親和力強的那個核優先遷移到受體中，形成新的異核體，也即是說存在先導核，先導核與B因子的親和特異性有關，特異性越高，先導核遷移速度越快。 (5)親本-重組型正反交子代的遺傳分析表明，偏分離雙核菌絲體的F1代擔孢子的核型主要取決于雙核親本的組成。無論是AxBx+AyBy雙核菌絲體，還是由重組型擔孢子配制而成的AxBy+AyBx雙核菌絲體，所產生的F1代擔孢子中親本型和重組型兩類擔孢子均不呈預期的1：1之比，而且正如雙核菌絲體交配型為AxBx+AyBy時，是與其交配型相同的AxBx和AyBy這類親本型擔孢子數量居多一樣，當雙核菌絲體的交配型為AxBy+AyBx時，亦是AxBy和AyBx這類親本型居多，這說明與在菌絲原生質體單核體偏分離中B因子起決定性作用不同，在孢子單核體偏分離中，A、B因子起著某種協同作用。 3、AFLP標記在不同交配型基因池中的分離 利用8對引物組合對AFLP標記在兩香菇品種間(IB01×IB15)雜交F1代中的多態性及分離方式所作的分析表明，AFLP標記在2個親本和其F1代4種交配型基因池間的多態性較高，平均達29.19％。AFLP標記在親子代的分離方式有孟德爾分離、偏孟德爾分離及異常分離3種方式。3種標記分離出現的數量與平均頻率分別為566、27.13％，271與12.99％，49與2.31％，其中孟德爾分離占總數的53.99％。偏孟德爾分離及和異常分離的AFLP標記占總數的15.3％。含交配型B因子不同的F1代基因池間，多態性帶來自親本的比例亦不同，特有帶的有無、數量也不相同；說明含B因子不同的染色體在雜交過程中的“活躍程度”不同，發生結構重排、缺失、插入和突變的機率存在差異，導致與交配型因子連鎖標記的偏分離，這就從分子水平上證實了細胞學試驗所得結論：香菇交配型因子偏分離現象的遺傳基礎是交配型基因本身或者某些與其連鎖的未知的調節因子，而非人為及環境因素造成。