一种利用太空综合环境因素诱发蛹虫草种子基因变异的方法
【专利摘要】本发明提供了一种利用太空综合环境因素诱发蛹虫草种子基因变异的方法，将按选育目标确定的种子搭载于返回式宇宙飞行器上，通过太空环境条件对蛹虫草种子诱变使其遗传基因发生变异，返回后在温室加代选育，经生产示范、品质检测和品种鉴定，选育出优质、高产的新品种；经过配制培养基并灭菌，机械自动化方式接种蛹虫草菌株并培养，蛹虫草菌丝发酵培养和子实体生长管理，采收等步骤获得品质优良，活性有效成分含量高的蛹虫草产品。本发明提供的蛹虫草选育和栽培方法适用于规模化生产中，且本发明方法能使蛹虫草的生物转化率超过90%。
【专利说明】一种利用太空综合环境因素诱发蛹虫草种子基因变异的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及蛹虫草种子的育种方法，尤其是涉及一种将蛹虫草种子经太空环境诱变后选育出优质、高产的新品种，并实行规模化栽培的方法。
【背景技术】
[0002]虫草类真菌属于子囊菌纲、肉座菌目、麦角菌科，全世界有350多种，我国有近60种。在众多的虫生菌中冬虫夏草、蛹虫草是研究最深入的两种。冬虫夏草为麦角菌科、冬虫夏草菌，由中华虫草菌寄生在蝙蝠蛾属的虫草蝙蝠蛾等昆虫幼体后形成的虫、菌复合体，属国家II级重点保护植物，主要分布在海拔4200-5400米之间高寒草甸，与人参、鹿茸并称为中国三大名贵中药材。虽然冬虫夏草在中医中药中有举足轻重的地位和作用，但蛹虫草作为虫草属的模式种，在资源的可获得性以及产业化应用方面近十年来得到国内外普遍关注。
[0003]蛹虫草又名北冬虫夏草、北虫草，是虫草属的模式种，是我国的一种兼具食用和药用价值的优质珍贵大型真菌。现代研究表明，蛹虫草富含虫草素、虫草酸、虫草多糖、核苷类物质、麦角留醇、氨基酸等多种有效成分，这些有效成分的含量是蛹虫草子实体品质的重要指标。现代药理学和临床研究发现，蛹虫草具有增强动物机体免疫、抗肿瘤、抗辐射、降血糖、降血脂、抗疲劳、延缓衰老等多种生理功效。
[0004]蛹虫草最早药用源于中国。天然野生蛹虫草始载于《新华本草纲要》，记载其味甘、性平，有“益肺肾、补精髓、止血化痰”的功效；现代中医学巨著《中华药海》记载“蛹草，别名北冬虫夏草，性味甘、平，入肺、肾二经”。蛹虫草已经在《中国药典》上列为中草药，其主要的化学成分药理、药效与野生冬虫夏草极为相似。根据《全国中草药汇编》记载:“北虫草的子实体及虫体可以作为冬虫夏草入药”。经中国医学科学院药物研究所等权威部门的检测表明，蛹虫草的一些主要营养及药物成份如虫草素、虫草多糖、蛋白质、SOD酶和微量元素等还要高于冬虫夏草。因此，蛹虫草已发展成为虫夏草理想的替代品。
[0005]目前，野生冬虫夏草资源濒临灭绝，已受到国家有关濒危保护植物政策的严格监管，野生冬虫夏草的有性型人工培育困难重重，至今尚未能有突破，目前主要以无性型的菌丝体工业发酵为主流代用品，并已形成相当规模，其主要以医药制剂产品和原料的形式行销国内外市场。野生冬虫夏草唯一的同属姊妹一蛹虫草，具有与野生冬虫夏草最为接近的有效成分和功效作用，也是迄今唯一能够实现规模化有性型人工培植的虫草属真菌，因其产品外形更为直观、功效可靠、味美价廉，因此在药食两用的保健品市场更受欢迎。
[0006]中国专利号为93105056.1的“北冬虫夏草菌人工栽培子实体的方法”、专利号为94110061.8的“蛹虫草优良品质的选育及高产栽培方法”、专利号为94105853.0的“蛹虫草高产栽培方法”等虽然报道了一些蛹虫草的人工栽培技术和方法，张红霞等重点考察了蛹虫草中虫草素和腺苷两个指标(食用菌，2011年第5期)，温志新等研究大米固体培养基的固体发酵过程，考察了蛹虫草的重量和高度(食用菌，2011年第2期)等等。但现有的这些文献和专利主要关注和评价了蛹虫草子实体虫草素、腺苷等少数活性成分，对蛹虫草子实体的产量以及内在质量的关键指标(如虫草素、虫草酸、虫草多糖、腺苷、麦角留醇、氨基酸等)缺乏全面、综合的评价；蛹虫草子实体的栽培技术也主要停留在实验室或小批量生产的研究，其报道的栽培技术和方法在规模化和产业化方面缺乏可操作性和可实时性；同时，对生产的多批子实体缺乏采用指纹图谱技术进行质量控制。目前，市场上的蛹虫草子实体品质良莠不齐，据相关检测机构提供的检验结果显示，不同生产厂家或一厂家生产不同批次的蛹虫草子实体的有效成分含量差异较大，直接影响到蛹虫草的应用和整个蛹虫草产业的健康发展。
[0007]随着国内外市场对虫草及其深加工产品的需求量日益增加，天然虫草资源遭到严重破坏，其产量已远远满足不了市场需求，发展虫草人工栽培和深加工产业势在必行，并已成为当今合理保护和合理利用冬虫夏草这一濒危珍稀药用资源的重要措施。因此，如何稳定和提高蛹虫草的内在质量，实现蛹虫草生产的标准化、规范化和规模化是目前蛹虫草培养技术亟待解决的关键问题。
【发明内容】
[0008]针对现有技术存在的上述问题，本发明提出一种高品质蛹虫草经太空育种技术选育的方法，通过该方法培育的蛹虫草子实体产量高，品质优良，所含活性有效成分含量高，将选育的蛹虫草经高密度栽培后可用于规模化生产。
[0009]本发明的技术方案如下:
一种利用太空综合环境因素诱发蛹虫草种子基因变异的方法，步骤如下:
(1)将蛹虫草种子进行太空育种,选育优质高产菌株；
(2)配制培养基并灭菌；
(3)培养基冷却后，采用机械自动化方式接种蛹虫草菌株，并培养；
(4)蛹虫草菌丝发酵培养和子实体生长管理，采收。
[0010]所述步骤(1)中的太空育种是指将按选育目标确定的较为优良的蛹虫草种子包装搭载于返回式宇宙飞船带入太空，使种子遗传基因在太空环境条件发生变异，返回后在温室加代选育，经生产示范、品质检测和品种鉴定，选育出优质、高产的新品种。太空环境条件如宇宙射线的辐照剂量、真空度、微重力和温度等随所搭载的飞行器的飞行高度和特性而定;
所述步骤(2)中培养基包含小麦和营养液，其中营养液由水、黄豆、奶粉、磷酸二氢钾、硫酸镁、维生素B组成，培养基初始pH为7.2-7.4 ；
所述步骤(2)中的灭菌方法为105°C温度条件下灭菌6-8h ；
所述步骤(3)中机械自动化方式接种的接种量为每g基质约IXlO6个孢子；
所述步骤(4)中蛹虫草菌丝发酵培养方法为:第1-5天，培养温度18-20°C，湿度控制在65-70% ;第6-15天，培养温度24-26°C，湿度控制在65-70% ;第15-22天，进行通风培养，每天对流通气30-50min ;第23-25天，菌丝长满全瓶后,再在暗处培养3_5天，使菌丝生长成熟；
所述步骤(4)中子实体生长阶段的培养条件为:催蕾阶段:白天20-23 °C、晚上15-200C，散射光光照时间>12h，空气湿度控制在65-68%，对流通气每天3次，每次20min ；原基生长阶段:出子座前一周，室温控制在18-20°C，湿度80-85%左右；子实体生长阶段:湿度控制在87-90%左右，待子实体长至3-5寸时，去掉瓶盖，10-16天后成熟采收。
[0011]本发明有益的技术效果在于:
(1)本发明方法采用太空综合环境因素诱发蛹虫草种子基因变异，充分利用了自然界中的环境资源，蛹虫草种子基因受宇宙射线的辐照剂量、真空度、微重力和温度的影响产生变异，节约了资源；
(2)本发明方法培育的蛹虫草的大小均一，卖相优良，药用成分含量高，生物转化率闻;
(3 )本发明方法培育的蛹虫草可以大规模生产，且利用率高。
【具体实施方式】
[0012]下面结合实施例，对本发明进行具体描述。其中实施例1-3所用的蛹虫草种子购买自无锡市补芝堂生物科技有限公司。
[0013]实施例1
一种利用太空综合环境因素诱发蛹虫草种子基因变异的方法，包括如下步骤:
(1)将按选育目标确定的较为优良的蛹虫草种子包装搭载于返回式宇宙飞船带入太空，使种子遗传基因在太空环境条件发生变异，选育出优质、高产的新品种；
(2)培养基配制:将83.5%水、10%黄豆、5%奶粉、0.75%磷酸二氢钾、0.4%硫酸镁、0.35%维生素B配成营养液，和小麦按1.4:1的质量比装入灭菌容器中，调pH为7.2，1050C高温灭菌6h ；
(3)接种:待培养基冷却至28°C，采用机械自动化方式将选育的蛹虫草菌株接种到培养基上，接种量为每g基质约IX 16个抱子；
(4)蛹虫草菌丝发酵培养:菌丝在18°C温度，65%湿度下发酵培养5天，在24°C温度，65%湿度下发酵培养10天，之后通风培养，每天对流通气30min，25天后，菌丝长满全瓶后，再暗培养3天，至菌丝生长成熟；
(5)子实体生长培养:出蕾和子实体生长阶段的培养条件为:催蕾阶段:白天20°C、晚上16°C，散射光光照时间13h，空气湿度控制在65%，对流通气每天3次，每次20min ;原基生长阶段:出子座前一周，室温控制在18°C，湿度80% ;子实体生长阶段:湿度控制在90%，待子实体长至3寸时，去掉瓶盖，12天后成熟采收。蛹虫草的生物转化率为92%。
[0014]实施例2
一种利用太空综合环境因素诱发蛹虫草种子基因变异的方法，包括如下步骤:
(1)将按选育目标确定的较为优良的蛹虫草种子包装搭载于返回式宇宙飞船带入太空，使种子遗传基因在太空环境条件发生变异，选育出优质、高产的新品种；
(2)培养基配制:将82%水、10%黄豆、6%奶粉、0.85%磷酸二氢钾、0.6%硫酸镁、0.55%维生素B配成营养液，和小麦按1.6:1的比例装入灭菌容器中，调pH为7.3，1050C高温灭菌6h ；
(3)接种:待培养基冷却至28°C，采用机械自动化方式将选育的蛹虫草菌株接种到培养基上，接种量为每g基质约IX 16个抱子；
(4)蛹虫草菌丝发酵培养:菌丝在20°C温度，68%湿度下发酵培养5天，在25°C温度，68%湿度下发酵培养10天，之后通风培养，每天对流通气45min，23天后，菌丝长满全瓶后，再暗培养4天，至菌丝生长成熟；
(5)子实体生长培养:出蕾和子实体生长阶段的培养条件为:催蕾阶段:白天22°C、晚上18°C，散射光光照时间14h，空气湿度控制在68%，对流通气每天3次，每次20min ;原基生长阶段:出子座前一周，室温控制在20°C，湿度82% ;子实体生长阶段:湿度控制在88%，待子实体长至5寸时，去掉瓶盖，13天后成熟采收。蛹虫草的生物转化率为92%。
[0015]实施例3
一种利用太空综合环境因素诱发蛹虫草种子基因变异的方法，包括如下步骤:
(1)将按选育目标确定的较为优良的蛹虫草种子包装搭载于返回式宇宙飞船带入太空，使种子遗传基因在太空环境条件发生变异，选育出优质、高产的新品种；
(2)培养基配制:将83%水、10%黄豆、5%奶粉、0.7%磷酸二氢钾、0.65%硫酸镁、0.65%维生素B配成营养液，和小麦按1.5:1的比例装入灭菌容器中，调pH为7.4，1050C高温灭菌7h；
(3)接种:待培养基冷却至28°C，采用机械自动化方式将选育的蛹虫草菌株接种到培养基上，接种量为每g基质约IX 16个抱子；
(4)蛹虫草菌丝发酵培养:菌丝在20°C温度，70%湿度下发酵培养5天，在26°C温度，70%湿度下发酵培养10天，之后通风培养，每天对流通气50min，23天后，菌丝长满全瓶后，再暗培养5天，至菌丝生长成熟；
(5)子实体生长培养:出蕾和子实体生长阶段的培养条件为:催蕾阶段:白天23°C、晚上19°C，散射光光照时间16h，空气湿度控制在65%，对流通气每天3次，每次20min ;原基生长阶段:出子座前一周，室温控制在18°C，湿度80% ;子实体生长阶段:湿度控制在90%，待子实体长至5寸时，去掉瓶盖，13天后成熟采收。蛹虫草的生物转化率为94%。
【权利要求】
1.一种利用太空综合环境因素诱发蛹虫草种子基因变异的方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)将蛹虫草种子进行太空育种,选育优质高产菌株； (2)配制培养基并灭菌； (3)培养基冷却后，采用机械自动化方式接种蛹虫草菌株，并培养； (4)蛹虫草菌丝发酵培养和子实体生长管理，采收。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(1)中的太空育种是指将按选育目标确定的较为优良的蛹虫草种子包装搭载于返回式宇宙飞船带入太空，使种子遗传基因在太空环境条件发生变异，返回后在温室加代选育，经生产示范、品质检测和品种鉴定，选育出优质、闻广的新品种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(2)中培养基包含小麦和营养液，其中营养液由水、黄豆、奶粉、磷酸二氢钾、硫酸镁、维生素B组成，培养基初始pH为7.2-7.4。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(2)中的灭菌方法为105°C温度条件下灭菌6-8h。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(3)中机械自动化方式接种的接种量为每g基质约I X 16个孢子。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(4)中蛹虫草菌丝发酵培养方法为:第1-5天，培养温度18-20°C，湿度控制在65-70% ;第6_15天，培养温度24_26°C，湿度控制在65-70% ;第15-22天，进行通风培养，每天对流通气30_50min ;第23-25天，菌丝长满全瓶后，再在暗处培养3-5天。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(4)中子实体生长阶段的培养条件为:催蕾阶段:白天20-23°C、晚上15-20°C，散射光光照时间>12h，空气湿度控制在65-68%，对流通气每天3次，每次20min ;原基生长阶段:出子座前一周，室温控制在18-20°C，湿度80-85%左右；子实体生长阶段:湿度控制在87-90%左右，待子实体长至3_5寸时，去掉瓶盖，10-16天后成熟米收。
【文档编号】A01H1/06GK104067933SQ201410329758
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月11日 优先权日:2014年7月11日
【发明者】肖宪英, 陈伟 申请人:无锡市补芝堂生物科技有限公司