玉米黑粉菌的分离及培养条件优化【字数：9374】
摘 要本文对玉米黑粉菌（Ustilagomaydis）进行分离，并对其培养条件的优化进行了研究。首先将分离到的菌株用沙氏培养基纯化，菌株经过平板划线分离四代，得到稳定的纯种玉米黑粉菌Y。以分离出的菌株为纯种玉米黑粉菌作为研究对象，通过单因素实验，以菌丝生长情况为标准研究不同碳源、氮源、微量元素对其生长状况的影响，采用正交实验优化各因子比例；再以生物量为标准采用响应面分析法探究不同温度、培养时间、接种量对其生长情况的影响。结果表明，玉米黑粉菌的最适培育条件为葡萄糖1.0%、酵母粉1.0%、MgSO40.1%、KH2PO40.15%，温度27℃、生长时间为7天、接种量为5.0ml。
目录
1.前言 1
1.1 玉米黑粉菌简介 1
1.2 研究意义 2
2.实验部分 4
2.1 主要仪器与材料 4
2.1.1 主要仪器 4
2.1.2 主要材料 4
2.2 实验方法 4
2.2.1 实验条件初步优化 4
2.2.2 分离菌落 5
2.2.3 形态学鉴定 5
2.2.4 分离培养 6
2.2.5 纯种菌株获得 6
2.2.6 单因素分析 6
2.2.7 正交试验 7
2.2.8 响应面优化 7
3.结果与讨论 8
3.1 单因素分析结果 8
3.1.1 碳源 8
3.1.2 氮源 8
3.1.3 微量元素 9
3.2 正交试验 10
3.3 响应面分析 12
3.3.1 BoxBehnken实验设计与结果 12
3.3.2 多元二次模型方程的建立及方差分析 12
3.3.3 响应面确定最佳生长条件 13
3.4 验证试验 17
4.结论 18
参考文献 19
致谢 20
1.前言
1.1 玉米黑粉菌简介
玉米黑粉菌（Ustilagomaydis）为黑粉菌科，黑粉菌属（Ustilago），隶属于担子菌门（Ba *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
sidiomycota）真菌，依据Hawksworth[1]等的统计，目前世界上共有黑粉菌目2科50属950种，其中黑粉菌科有33属629种。属于局部侵染性病害，在幼嫩的果穗、雄花序、叶、茎上都可被侵染，一般难以在幼苗期间发病，但在抽穗期间容易受到危害。被侵害组织因遭受病原菌的侵染，膨胀、肿大后异化成瘤状，不规则形，见图1，在未成熟时外层的皮膜由浅红色或白色菌丝包被，生长一段时候后颜色变灰黑色或灰白色，病原菌厚垣孢子被包裹于内，病瘤成熟后外膜破裂孢子散出，见图2。次年，农作物又一轮生长时，便由空气将藏匿各处的孢子们传播到正常玉米植株上发病[2]。
图1 玉米黑粉菌 图2 孢子散出萌发
Fig.1 CornSmut Fig.2 Spore dispersal and germination
目前，玉米黑粉菌作为一种玉米作物病害菌严重影响着世界玉米产量，其危害程度招致发病率根本等同于损失率，一旦发病就只能将病株完全清除，然后挖深坑填埋、深埋或集中焚烧等无害化处置，才可有效抑制这种病害继续蔓延。这给国家乃至世界玉米产量带来了难以计量的损失。对于其治理应以预防为主，所以我国政府在“六五”“七五”期间巨资投入组织重点科研院校展开联合实验，以研究抗玉米黑粉菌病害的杂交种来抵御这种损失。
许多食用菌有独特的风味且营养丰富，有很高的医疗保健功能和食用价值[3]。玉米黑粉菌就是其中之一，幼时可食，口感爽脆，滋味鲜美，风味别致，因其在玉米上生长，所以也带有淡淡甜味，营养价值尤其高，作为日常食用还可治疗和预防肝脏系类疾病和胃肠道溃疡[4]，利通便、助消化。最难能可贵的是玉米黑粉菌的药物价值，将其加工作药用，利肝脏、益脾胃、具通塞，可解毒，还可治疗神经衰弱、小儿积疮[5]。在我国中药中也有奇用，主治血虚，或口干舌燥，津液无余，或烦倦口渴，热病气阴两伤者，同时用于倦怠食少，脾胃虚弱，脘腹作痛或药物、食物中毒者。它的菌液对小白鼠肉瘤的生长也有抑制作用。
刚摘的玉米黑粉菌含有多种维生素，且介入糖代谢进程，对多发性神经炎和脚气病、口角炎、唇炎和舌炎的医治有一定的效果，可以加强身体的免疫屏障、减少胆固醇含量、预防癌症并抗氧化抗衰老、避免坏血病等。可以减缓细胞的生物氧化过程。
黑粉菌含人体所需的钙、钾、铁、镁、锌、锰、硒和铜等矿物质元素。进入人体后可调节和稳定机体的酸碱平衡，治疗和预防克山病和高血压，有促进酶活等的益处[6]。
玉米黑粉菌中不仅矿物质含量丰富，人体必需的8种氨基酸含量也很丰富，还含有碳水化合物和脂肪，有许多有益的营养，例如活性多糖和可溶性糖类的碳水化合物。蛋白聚糖、糖蛋白和膳食纤维是活性多糖的主要表现形式；麦芽糖、葡萄糖、果糖是可溶性糖的主要表现形式，这种糖易被人体吸收消化。现代研究证明，这种菌类有助于肠道消化、利于通便，有稳定血糖、降低血胆固醇，减肥、控制体重，还有预防结肠癌等的作用。
国内食用玉米黑粉菌的历史在药用多于日常食用，早在《本草纲目》上就有对其功效的记载。日常的做法便是人们去玉米地直接采摘新鲜的玉米黑粉菌后，用清水洗濯清洁后切成丁，用开水焯后将异味去除备用，处理好的玉米黑粉菌可油焖后食用，也可直接凉拌入口，还可加工成酱汁，制作成蘸料的玉米黑粉菌就着稀饭、馒头吃，让人回味无穷。但因其丑陋的外表往往使人敬而远之，再加上感染该菌可令玉米等农作物减产，因此农民深恶痛绝。
在国外，墨西哥印第安人对玉米黑粉菌的孢子团制成的美味食品青睐有加，不管是加工成调味品、食品添加剂还是作为玉米蘑菇被端上餐桌；或者用玉米黑粉菌的孢子团直接加工制做成罐装食品、速冻食品和保鲜食品；甚至还能将新鲜的黑粉菌作为一个亮点添加在黑粉菌甜点、黑粉菌饼和黑粉菌汤之中[7]，各种做法无一不吸引着食客。在美国，有很多追赶时髦的餐厅在销售玉米黑粉菌的菜肴和食品之后，同时转变了人们的看法，甚至在有些州农业部开始推广实验，推荐农民栽培和生产玉米黑粉菌。目前，加利福尼亚州的学者已将玉米黑粉菌列入食用菌之列[8]。
目录
1.前言 1
1.1 玉米黑粉菌简介 1
1.2 研究意义 2
2.实验部分 4
2.1 主要仪器与材料 4
2.1.1 主要仪器 4
2.1.2 主要材料 4
2.2 实验方法 4
2.2.1 实验条件初步优化 4
2.2.2 分离菌落 5
2.2.3 形态学鉴定 5
2.2.4 分离培养 6
2.2.5 纯种菌株获得 6
2.2.6 单因素分析 6
2.2.7 正交试验 7
2.2.8 响应面优化 7
3.结果与讨论 8
3.1 单因素分析结果 8
3.1.1 碳源 8
3.1.2 氮源 8
3.1.3 微量元素 9
3.2 正交试验 10
3.3 响应面分析 12
3.3.1 BoxBehnken实验设计与结果 12
3.3.2 多元二次模型方程的建立及方差分析 12
3.3.3 响应面确定最佳生长条件 13
3.4 验证试验 17
4.结论 18
参考文献 19
致谢 20
1.前言
1.1 玉米黑粉菌简介
玉米黑粉菌（Ustilagomaydis）为黑粉菌科，黑粉菌属（Ustilago），隶属于担子菌门（Ba *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
sidiomycota）真菌，依据Hawksworth[1]等的统计，目前世界上共有黑粉菌目2科50属950种，其中黑粉菌科有33属629种。属于局部侵染性病害，在幼嫩的果穗、雄花序、叶、茎上都可被侵染，一般难以在幼苗期间发病，但在抽穗期间容易受到危害。被侵害组织因遭受病原菌的侵染，膨胀、肿大后异化成瘤状，不规则形，见图1，在未成熟时外层的皮膜由浅红色或白色菌丝包被，生长一段时候后颜色变灰黑色或灰白色，病原菌厚垣孢子被包裹于内，病瘤成熟后外膜破裂孢子散出，见图2。次年，农作物又一轮生长时，便由空气将藏匿各处的孢子们传播到正常玉米植株上发病[2]。
图1 玉米黑粉菌 图2 孢子散出萌发
Fig.1 CornSmut Fig.2 Spore dispersal and germination
目前，玉米黑粉菌作为一种玉米作物病害菌严重影响着世界玉米产量，其危害程度招致发病率根本等同于损失率，一旦发病就只能将病株完全清除，然后挖深坑填埋、深埋或集中焚烧等无害化处置，才可有效抑制这种病害继续蔓延。这给国家乃至世界玉米产量带来了难以计量的损失。对于其治理应以预防为主，所以我国政府在“六五”“七五”期间巨资投入组织重点科研院校展开联合实验，以研究抗玉米黑粉菌病害的杂交种来抵御这种损失。
许多食用菌有独特的风味且营养丰富，有很高的医疗保健功能和食用价值[3]。玉米黑粉菌就是其中之一，幼时可食，口感爽脆，滋味鲜美，风味别致，因其在玉米上生长，所以也带有淡淡甜味，营养价值尤其高，作为日常食用还可治疗和预防肝脏系类疾病和胃肠道溃疡[4]，利通便、助消化。最难能可贵的是玉米黑粉菌的药物价值，将其加工作药用，利肝脏、益脾胃、具通塞，可解毒，还可治疗神经衰弱、小儿积疮[5]。在我国中药中也有奇用，主治血虚，或口干舌燥，津液无余，或烦倦口渴，热病气阴两伤者，同时用于倦怠食少，脾胃虚弱，脘腹作痛或药物、食物中毒者。它的菌液对小白鼠肉瘤的生长也有抑制作用。
刚摘的玉米黑粉菌含有多种维生素，且介入糖代谢进程，对多发性神经炎和脚气病、口角炎、唇炎和舌炎的医治有一定的效果，可以加强身体的免疫屏障、减少胆固醇含量、预防癌症并抗氧化抗衰老、避免坏血病等。可以减缓细胞的生物氧化过程。
黑粉菌含人体所需的钙、钾、铁、镁、锌、锰、硒和铜等矿物质元素。进入人体后可调节和稳定机体的酸碱平衡，治疗和预防克山病和高血压，有促进酶活等的益处[6]。
玉米黑粉菌中不仅矿物质含量丰富，人体必需的8种氨基酸含量也很丰富，还含有碳水化合物和脂肪，有许多有益的营养，例如活性多糖和可溶性糖类的碳水化合物。蛋白聚糖、糖蛋白和膳食纤维是活性多糖的主要表现形式；麦芽糖、葡萄糖、果糖是可溶性糖的主要表现形式，这种糖易被人体吸收消化。现代研究证明，这种菌类有助于肠道消化、利于通便，有稳定血糖、降低血胆固醇，减肥、控制体重，还有预防结肠癌等的作用。
国内食用玉米黑粉菌的历史在药用多于日常食用，早在《本草纲目》上就有对其功效的记载。日常的做法便是人们去玉米地直接采摘新鲜的玉米黑粉菌后，用清水洗濯清洁后切成丁，用开水焯后将异味去除备用，处理好的玉米黑粉菌可油焖后食用，也可直接凉拌入口，还可加工成酱汁，制作成蘸料的玉米黑粉菌就着稀饭、馒头吃，让人回味无穷。但因其丑陋的外表往往使人敬而远之，再加上感染该菌可令玉米等农作物减产，因此农民深恶痛绝。
在国外，墨西哥印第安人对玉米黑粉菌的孢子团制成的美味食品青睐有加，不管是加工成调味品、食品添加剂还是作为玉米蘑菇被端上餐桌；或者用玉米黑粉菌的孢子团直接加工制做成罐装食品、速冻食品和保鲜食品；甚至还能将新鲜的黑粉菌作为一个亮点添加在黑粉菌甜点、黑粉菌饼和黑粉菌汤之中[7]，各种做法无一不吸引着食客。在美国，有很多追赶时髦的餐厅在销售玉米黑粉菌的菜肴和食品之后，同时转变了人们的看法，甚至在有些州农业部开始推广实验，推荐农民栽培和生产玉米黑粉菌。目前，加利福尼亚州的学者已将玉米黑粉菌列入食用菌之列[8]。
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