真菌研究及其生物工業的發展,必然和安全、長效的保藏技術方法聯系,對于有重要經濟價值的菌株來說,其保藏技術處理和保藏過程中生理、基因性狀的損害、變異,將會帶來巨大損失。真菌種類的多樣性異常豐富,據估計存在150萬種真菌(Hawksworth, 1991),而還不到5%的真菌被描述,只有很少的種類有合適保藏的工藝技術(Ryan,2000),且保藏效果存在菌株水平上的差異性。本文針對近幾年真菌保藏領域采取的新技術、原理及適用的保藏研究對象進行了概述。
1、真菌保藏的基本原理及保藏工藝的要點
微生物保藏的最終目的是保持菌株的純度、活性、基因信息的完整性、避免菌株變異和降低退化。多種保藏技術方法適用于真菌的保藏,大體可以分為三類(Smith et al, 2001):
一是讓真菌連續生長的保藏技術。這一類的保藏技術的特點是不斷的將菌株移植在新鮮的培養基上,并在合適的條件下生長,隨后至于一個低溫的環境中,一般是4-10℃,這類保藏技術主要包括斜面移植、油管保藏和蒸餾水保藏等方法。
二是利用干燥環境保藏菌株的休眠體,如分生孢子、厚垣孢子等,干燥選用的基質可以是空氣、硅膠、土壤、沙子等。
三是利用抑制菌株代謝活性的辦法達到長期保藏,一般是通過脫水降低細胞內水分或低溫冷凍,在此過程中關鍵環節是避免和降低冰晶細胞造成的傷害,這類保藏工藝包括冷凍干燥法、低溫凍結和液氮保藏法等。
各種保藏方法優劣比較如下:
表1 各保藏技術方法的優、缺點及保藏周期(引自Ryan & Smith, 2004)
保藏方法 | 優點 | 缺點 | 保藏周期 |
斜面移植法 | 方法直接,花費較少 | 轉接周期短,污染風險 菌株易變異 | 14d-1年 |
油管保藏法 | 方法直接,花費較少 | 菌株退化,污染風險 菌株易變異 | -10年 |
蒸餾水保法 | 方法直接,花費較少 | 菌株退化,污染風險 菌株易變異 | -10年 |
沙土管保法 | 方法直接,花費較少 | 濕度大時易惡化 保藏內容物太多 | -10年 |
硅膠保藏法 | 方法直接,花費較少 | 硅膠有毒性影響 只能保存產孢子的真菌 | -25年 |
冷凍干燥法 | 長時間保藏 容易儲藏及發放 | 方法復雜,耗時較長,設備較貴,不適用于不產孢的真菌 | -50年 |
低溫凍結法 (超低溫冰箱保藏) | 方法直接 降低菌株變異 | 設備較貴,必須有電力不間斷供應,一些低溫保護劑可能對真菌有毒性 | -40年 |
液氮保藏法 | 適用于大多數真菌,針對不同的屬可以最大優化處理,降低菌株變異 | 設備昂貴,控制降溫速率,必須保證液氮的充足供應,降低菌株變異 | 無限期 |
注:保藏周期指多數情況,特例除外。
真菌的長期保藏要保證菌株的生理性狀和遺傳信息的完整性(Ryan & Smith, 2003),而保藏過程中僅以活性指標判斷真菌的是否保藏完好有些片面。Kuhls & Borner (1995) 研究來自不同菌種保藏中心的同一個Trichoderma sp菌株時,再在PCR-指紋檢測結果中出現了偏差(Kuhls & Borner , 1995)。Kelly等(1994)將保藏了12年的Fusarium oxysporium f.sp.ciceris 和這一種的其他菌株比較,發現該菌株沒有顯現出典型的分子指紋特征,證實該菌株已發生退化。Horgen等 (1996) 證實了Agaricus bisporus 的不同傳代菌株出現染色體異常和RFLP指紋的多型性。一些沒有經過*化保藏程序的Metarhizium anisopliae 菌株處理,其PCR分子指紋證據顯示出了多型性的特征,報道M. anisopliae 菌株經過連續傳代培養后,出現“角變”并伴隨著一些生理性狀的變化(Ryan et al., 2002)。Santors 等(2002) 報道Penicillum expansum 長期保藏后的菌株產棒曲霉素(patulin)和橘霉素(citrinin)的功能受到影響。
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