基因遗传

基因遗传实验室


cordyceps_banner.jpg

蛹虫草的性别基因


蛹虫草为一药食两用真菌,属子囊菌门。此类真菌基因体中有两组特化性别基因座 (locus),分别为 MAT1-1 和 MAT1-2 两种。若单一蛹虫草菌丝体同时拥有两组特化性别基因座,称为雌雄同丝型(homothallism),可以在单一个体上进行无性生殖,直接由菌丝体发展为子实体;但若单一蛹虫草菌丝体只拥有其中一组性别基因座,则称为雌雄异丝型(heterothallism),需藉由不同个体间之有性生殖才能由菌丝体发展为子实体。

自然界中的蛹虫草为多数为雌雄异丝型,但极少数在人工培养过程中发现雌雄同丝型的存在。在蛹虫草染色体中的两组性别基因型分别含有不同的基因,MAT1-1基因型含有MAT1-1-1 及MAT1-1-2 两个基因,MAT1-2则只带有MAT1-2-1一种基因。其中MAT1-1-1 及MAT1-2-1这两个基因可调控许多与子实体发育相关基因,包含费洛蒙基因和光感应基因等,因此对于蛹虫草进行无性生殖或有性生殖的繁衍途径有绝对影响力。

2n.jpg

综合能力分析与交配育种


蛹虫草的生活史中,在营养缺乏的环境下,无性世代会藉由产生分生孢子,随风力水力散布,找寻适合的宿主。而有性世代则是在子实体中发育出子囊壳,内含大量子囊孢子,等待时机成熟时喷射孢子将下一代向外散布,蛹虫草的分生孢子及子囊孢子只要其染色体含有完整性别基因座,皆可由单一孢子生成菌丝体后顺利发育成子实体。

因此,将分生孢子或子囊胞子分离单一性别后,藉由聚合酶连锁反应(PCR) 侦测蛹虫草中性别基因座中基因来辨识蛹虫草性别,经确认后,培养单一孢子生成大量菌丝,并萃取其mRNA后,以即时聚合酶连锁反应(real-time PCR) 对其各种基因表现进行定量,包含子实体生长相关及调控各种具保健功效如虫草素、虫草酸、虫草多糖、GABA等机能性成分基因,即时聚合酶连锁反应试验可以对单一孢子进行综合能力分析,做为下一步交配的依据。经由分析资料,从中挑选出我们需要的特性进行交配,再从其后代中筛选出同时带有亲代优点的子代,成为有潜力的新菌种。

rnd_2.png