傳統(tǒng)上，蟲(chóng)草菌是麥角菌科Clavicipitaceae中蟲(chóng)草屬Cordyceps sensu lato的所有真菌的統(tǒng)稱，是形成“蟲(chóng)草”的真菌（Zhang et al. 2012b）。目前，全世界報(bào)道記載和蟲(chóng)草菌有關(guān)的名稱已有500多個(gè)（www.indexfungorum.org），中國(guó)已報(bào)道約120種（梁宗琦 2007）。蟲(chóng)草菌的寄主范圍十分廣泛，可以寄生動(dòng)物（包括昆蟲(chóng)、蜘蛛、螨類和線蟲(chóng)等）或者其他真菌（如大團(tuán)囊菌屬Elaphomyces Nees和麥角菌屬Claviceps Tul.的真菌）（Sung et al. 2007；Kepler et al. 2012b）。蟲(chóng)草菌在地球上分布也十分廣泛，可見(jiàn)于除南極洲的所有陸生環(huán)境，尤以熱帶和亞熱帶地區(qū)（特別是東亞、東南亞地區(qū)）的物種多樣性最高（Sung et al. 2007）。蟲(chóng)草菌的重要性體現(xiàn)在其不僅在調(diào)節(jié)熱帶雨林中節(jié)肢動(dòng)物的數(shù)量、維持森林生態(tài)平衡中起明顯的作用，而且在害蟲(chóng)生物防治中可作為真菌殺蟲(chóng)劑使用，例如，蟲(chóng)草菌無(wú)性型白僵菌Beauveria spp.和綠僵菌Metarhizium spp.等已被用于防治多種農(nóng)林業(yè)或草原害蟲(chóng)。部分蟲(chóng)草菌與寄主的復(fù)合物在傳統(tǒng)中藥中可直接入藥（梁宗琦 2007），如冬蟲(chóng)夏草、蟬花、大團(tuán)囊蟲(chóng)草、蛹蟲(chóng)草等。不同蟲(chóng)草菌還能產(chǎn)生多種生物活性物質(zhì)，例如，在多種蟲(chóng)草菌中檢測(cè)到的蟲(chóng)草素（cordycepin）具有抑菌、抗腫瘤、抗病毒、免疫調(diào)節(jié)、清除自由基等多種生物學(xué)活性（楊濤和董彩虹 2011）；由Elaphocordyceps subsessilis (Petch) G.H. Sung, J.M. Sung & Spatafora（膨大彎頸霉Tolypocladium inflatum W. Gams的有性型）產(chǎn)生的環(huán)孢菌素（ciclosporin）作為一種免疫抑制劑廣泛用于人體器官移植，并可用于治療一些自身免疫疾?。℉odge et al. 1996）。在眾多蟲(chóng)草菌中，冬蟲(chóng)夏草菌Ophiocordyceps sinensis (Berk.) G.H. Sung, J.M. Sung, Hywel-Jones & Spatafora和蛹蟲(chóng)草菌C. militaris (L.: Fr.) Link無(wú)論是基礎(chǔ)研究還是開(kāi)發(fā)利用都在蟲(chóng)草菌中處于突出的地位，已成為蟲(chóng)草菌研究中的“模式物種”。

冬蟲(chóng)夏草是我國(guó)傳統(tǒng)的名貴中藥材，與人參、鹿茸并稱“中藥三大寶”。它是由冬蟲(chóng)夏草菌侵染青藏高原高山草甸土中的蝙蝠蛾（主要為鉤蝠蛾屬Thitarodes Viette）幼蟲(chóng)而形成的幼蟲(chóng)尸體與真菌子座的復(fù)合體。許多人根據(jù)生活史的相似性，常用“冬蟲(chóng)夏草”指代其他蟲(chóng)草菌形成的菌蟲(chóng)結(jié)合體，這是不合理的。為糾正蟲(chóng)草菌，以及蟲(chóng)草菌與寄主形成的復(fù)合物在名稱使用上的混亂狀況，Zhang et al.（2012b）提出了新的術(shù)語(yǔ)規(guī)則，即涉及到真菌時(shí)使用諸如蟲(chóng)草菌、冬蟲(chóng)夏草菌、蛹蟲(chóng)草菌等名稱，而涉及到蟲(chóng)草菌與寄主形成的復(fù)合物時(shí)使用諸如蟲(chóng)草、冬蟲(chóng)夏草、蛹蟲(chóng)草等名稱。由于具有獨(dú)特的藥用價(jià)值，加上野生資源不斷減少、市場(chǎng)價(jià)格飆升，冬蟲(chóng)夏草受到國(guó)內(nèi)外各界人士的關(guān)注，也成為近年科學(xué)研究的熱點(diǎn)（張永杰 2012）。冬蟲(chóng)夏草菌的規(guī)模化人工栽培迄今仍未實(shí)現(xiàn)；我國(guó)有關(guān)部門已將冬蟲(chóng)夏草菌列為“國(guó)家二級(jí)保護(hù)物種”。最近，冬蟲(chóng)夏草菌還被推薦為中國(guó)的“國(guó)菌”（the national fungus of China，Zhang et al. 2012b）。

蛹蟲(chóng)草菌主要寄生鱗翅目昆蟲(chóng)的蛹，與冬蟲(chóng)夏草菌相比，生長(zhǎng)較快，容易人工培養(yǎng)產(chǎn)生子實(shí)體，因此，人們常把蛹蟲(chóng)草作為冬蟲(chóng)夏草的替代品進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用。蛹蟲(chóng)草在我國(guó)又被稱作“北蟲(chóng)草”或“北冬蟲(chóng)夏草”，據(jù)說(shuō)是因?yàn)橛枷x(chóng)草菌最初發(fā)現(xiàn)于我國(guó)的長(zhǎng)白山以北地區(qū)。現(xiàn)在，在我國(guó)南方諸多地區(qū)也相繼發(fā)現(xiàn)了蛹蟲(chóng)草，所以“北蟲(chóng)草”或“北冬蟲(chóng)夏草”的叫法是不合理的。為了避免不必要的混亂和誤導(dǎo)，我們建議今后使用中國(guó)食藥用真菌的規(guī)范名稱（戴玉成和楊祝良2008；戴玉成等2010；戴玉成和李玉2011）。

由于都具有重要的藥用價(jià)值，冬蟲(chóng)夏草菌和蛹蟲(chóng)草菌已經(jīng)成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。人們從多個(gè)角度開(kāi)展了研究工作。本文從分類學(xué)地位、分布、生活史及有性生殖類型、寄主范圍、遺傳多樣性、分子遺傳學(xué)和基因組學(xué)、生態(tài)學(xué)、人工栽培及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等方面對(duì)兩種蟲(chóng)草菌的研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)，并提出作者的見(jiàn)解。冬蟲(chóng)夏草和蛹蟲(chóng)草在藥理學(xué)和化學(xué)成分方面也有大量的文獻(xiàn)報(bào)道，但我們很難辨別正確與否（參考本文最后一部分的敘述），而這也超出了作者的研究范圍，因此，本文沒(méi)有涉及。感興趣的讀者可以參考相關(guān)綜述文獻(xiàn)，如冬蟲(chóng)夏草可參閱文獻(xiàn)Zhu et al.（1998a，1998b）和Buenz et al.（2005）；蛹蟲(chóng)草可參閱文獻(xiàn)Das et al.（2010）。

1 分類學(xué)地位

長(zhǎng)期以來(lái)，人們將所有蟲(chóng)草菌全都?xì)w到麥角菌科蟲(chóng)草屬中（Kirk et al. 2001）。蟲(chóng)草屬在更高級(jí)的分類地位上，以及屬內(nèi)成員的分類地位都發(fā)生過(guò)多次變動(dòng)（梁宗琦 2007）。特別是近年來(lái)，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的麥角菌科和蟲(chóng)草屬都不是單系類群（Sung et al. 2007；Kepler et al. 2012b）。廣義的麥角菌科現(xiàn)被劃分成3個(gè)科，即Clavicipitaceae、Cordycipitaceae和Ophiocordycipitaceae。廣義蟲(chóng)草屬的大部分成員現(xiàn)已被劃分到5個(gè)屬中，即Cordyceps Fr.、Elaphocordyceps G.H. Sung & Spatafora、Metacordyceps G.H. Sung, J.M. Sung, Hywel-Jones & Spatafora、Ophiocordyceps Petch和Tyrannicordyceps Kepler & Spatafora（表1）。這5個(gè)屬的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系見(jiàn)圖1。在新的分類體系中，冬蟲(chóng)夏草菌屬于Ophiocordycipitaceae科的Ophiocordyceps屬，種名為Ophiocordyceps sinensis；蛹蟲(chóng)草菌屬于Cordycipitaceae科的Cordyceps屬，種名仍為Cordyceps militaris，但其所隸屬的蟲(chóng)草屬已經(jīng)只是狹義的概念了。

根據(jù)“一種真菌一個(gè)名稱”（One Fungus= One Name）的發(fā)展趨勢(shì)，今后一種真菌將不再同時(shí)擁有有性型和無(wú)性型兩個(gè)合法名稱（Taylor 2011），但在此我們?nèi)杂斜匾嵋幌露x(chóng)夏草菌和蛹蟲(chóng)草菌的無(wú)性型問(wèn)題，因?yàn)樵谌斯づ囵B(yǎng)、液體發(fā)酵等實(shí)際生產(chǎn)中使用的菌種均為無(wú)性階段。為了明確冬蟲(chóng)夏草菌的無(wú)性型，科研人員從20世紀(jì)80年代開(kāi)始從天然冬蟲(chóng)夏草上分離報(bào)道了多達(dá)22個(gè)真菌名稱（Jiang & Yao 2002）；在這些真菌中，只有中國(guó)被毛孢Hirsutella sinensis X.J. Liu, Y.L. Guo, Y.X. Yu & W. Zeng才是冬蟲(chóng)夏草菌真正的無(wú)性型（劉錫琎等 1989；魏鑫麗等 2006）。之所以會(huì)出現(xiàn)這么多混亂的名稱，主要與分離菌種時(shí)使用的材料和培養(yǎng)溫度有關(guān)（沈南英 2010）。與冬蟲(chóng)夏草菌類似，蛹蟲(chóng)草菌的無(wú)性型名稱也比較混亂，自蛹蟲(chóng)草菌研究的早期階段開(kāi)始就一直爭(zhēng)論不休（Shrestha et al. 2012b）。與冬蟲(chóng)夏草菌無(wú)性型問(wèn)題不同的是，蛹蟲(chóng)草菌在分類時(shí)出現(xiàn)的分歧，主要與研究者采用的特征類型不同有關(guān)，不是菌種本身“對(duì)”與“錯(cuò)”的問(wèn)題。蛹蟲(chóng)草菌無(wú)性型的復(fù)雜性主要體現(xiàn)在其具有二型的產(chǎn)孢結(jié)構(gòu)，即擬青霉型和輪枝孢型。根據(jù)不同的產(chǎn)孢結(jié)構(gòu)，人們給蛹蟲(chóng)草菌無(wú)性型命名了不同的名稱，如蛹草擬青霉Paecilomyces militaris Z.Q. Liang（梁宗琦 2001）和蛹草蚧霉Lecanicillium militaris (Liang) C.R. Li et al.（李春如等 2006）。培養(yǎng)基成分以及菌落發(fā)生角變都會(huì)導(dǎo)致主要產(chǎn)孢結(jié)構(gòu)類型的不同（梁宗琦 2007）。不過(guò)，由于蛹蟲(chóng)草菌有性子實(shí)體容易培養(yǎng)，菌種不容易出錯(cuò)，無(wú)性型問(wèn)題并沒(méi)有影響人們對(duì)蛹蟲(chóng)草菌的研究和開(kāi)發(fā)利用。從真菌命名法規(guī)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看（Hawksworth et al. 2011），似乎已沒(méi)有必要命名或使用蛹蟲(chóng)草菌的無(wú)性型名稱。我們最近建議可以將蛹蟲(chóng)草菌的不同無(wú)性型名稱處理成不同的形態(tài)學(xué)階段，如擬青霉階段、輪枝孢階段等（Shrestha et al. 2012b）。

2 分布

冬蟲(chóng)夏草菌分布于青藏高原海拔3,000–5,000m的高寒草甸中（圖2A）。從全世界范圍來(lái)看，冬蟲(chóng)夏草菌只在中國(guó)、尼泊爾、不丹和印度4個(gè)國(guó)家有分布（Winkler 2008）。一些文獻(xiàn)中提到的冬蟲(chóng)夏草菌分布于其他的國(guó)家或地區(qū)都是錯(cuò)誤的，可能指的是其他種類的蟲(chóng)草（宋斌等 2006；Shrestha et al. 2010；楊大榮等 2010）。在有冬蟲(chóng)夏草菌分布的4個(gè)國(guó)家中，中國(guó)是最主要的分布地，占冬蟲(chóng)夏草菌總分布面積的90%以上。冬蟲(chóng)夏草菌在我國(guó)的分布北起祁連山、南至滇西北高山、東自川西高原山地、西達(dá)喜馬拉雅山的大部分地區(qū)，約占我國(guó)國(guó)土面積的10%左右，涉及青海、西藏、四川、云南、甘肅五?。▍^(qū)）（楊大榮 1999）。其中，青海和西藏是冬蟲(chóng)夏草菌最主要的分布地，占到全國(guó)冬蟲(chóng)夏草產(chǎn)量的80%以上（章力建等2010）。有報(bào)道顯示，近年來(lái)冬蟲(chóng)夏草菌的分布格局發(fā)生了明顯的變化。與30年前相比，冬蟲(chóng)夏草核心分布區(qū)的海拔不斷上升而邊緣分布區(qū)的海拔明顯下移，部分種群已經(jīng)分布到暗針葉林和高山灌叢帶中（楊大榮等 2010）。是什么原因?qū)е铝诉@種分布格局的改變尚不清楚。這些高山林地中的種群和正常的高寒草甸中的種群之間有多大程度的遺傳差異有待研究。

蛹蟲(chóng)草菌多發(fā)現(xiàn)于溫帶、低海拔的生境（林地），在世界范圍內(nèi)廣泛分布，包括北美、南美、歐洲和亞洲等都有報(bào)道。在亞洲，報(bào)道有蛹蟲(chóng)草菌的國(guó)家包括中國(guó)、韓國(guó)、日本、印度和尼泊爾等（Shrestha & Sung 2005；梁宗琦 2007；Singh et al. 2009）。蛹蟲(chóng)草菌在我國(guó)的分布包括遼寧、吉林、黑龍江、陜西、河北、安徽、浙江、山東、福建、廣東、廣西、貴州、湖北、四川、甘肅、西藏、云南、內(nèi)蒙古和臺(tái)灣等省（區(qū)）（宋斌等 2006）。

3 生活史及有性生殖類型

冬蟲(chóng)夏草菌在自然條件下完成生活史需要大約一年的時(shí)間。在每年夏秋季節(jié)，冬蟲(chóng)夏草菌開(kāi)始侵染營(yíng)地下生活的蝙蝠蛾幼蟲(chóng)。冬蟲(chóng)夏草菌進(jìn)入蟲(chóng)體后在幼蟲(chóng)體腔內(nèi)生長(zhǎng)，逐漸使蟲(chóng)體內(nèi)充滿真菌菌絲體。被感染的幼蟲(chóng)初期行動(dòng)遲緩，最后蟲(chóng)體內(nèi)的菌絲體變?yōu)閳?jiān)硬的“菌核”，進(jìn)入冬季時(shí)成為僵蟲(chóng)（即所謂的“冬蟲(chóng)”），并在當(dāng)年土壤凍結(jié)前從蟲(chóng)體頭部長(zhǎng)出短小的子座芽。到第二年春夏時(shí)分、土壤解凍后，冬蟲(chóng)夏草菌的子座繼續(xù)生長(zhǎng)并伸出地面，狀似嫩草，故稱“夏草”。到六月中下旬，子座頭部漸漸膨大，子囊殼和子囊孢子逐漸成熟。成熟的子囊孢子從子囊殼口彈射出來(lái)，散落到土壤中，在適宜的條件下又去侵染其他的蝙蝠蛾幼蟲(chóng)（Buenz et al. 2005）。

蛹蟲(chóng)草菌在自然條件下的生活史還不是很清楚，如是子囊孢子或分生孢子侵染蟲(chóng)體尚無(wú)所知，真菌孢子是侵染鱗翅目幼蟲(chóng)再發(fā)育成僵化的蛹或是直接侵染蛹也不清楚。一般到了夏季，僵蟲(chóng)尸體上生成子實(shí)體，夏至前后進(jìn)行蛹蟲(chóng)草采集。冬蟲(chóng)夏草菌一般只從昆蟲(chóng)頭部長(zhǎng)出一個(gè)子座（圖2B，C），鮮見(jiàn)有生長(zhǎng)2個(gè)及以上子座的冬蟲(chóng)夏草菌，而蛹蟲(chóng)草菌的子座可從僵蟲(chóng)多處長(zhǎng)出（圖2D，E）。

冬蟲(chóng)夏草菌和蛹蟲(chóng)草菌在自然條件下通過(guò)有性生殖產(chǎn)生子實(shí)體。二者形成的子實(shí)體是其主要的藥用部分，因此，研究有性生殖類型對(duì)于培養(yǎng)子實(shí)體非常重要。對(duì)于冬蟲(chóng)夏草菌，目前已經(jīng)克隆到MAT1-2位點(diǎn)的MAT1-2-1基因。雖然還沒(méi)報(bào)道MAT1-1位點(diǎn)的基因，但通過(guò)對(duì)大量單孢菌株的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，這些菌株全部含有MAT1-2-1基因，因此冬蟲(chóng)夏草菌很可能為同宗配合（homothallic）真菌（Zhang et al. 2011）。對(duì)于蛹蟲(chóng)草菌，兩種交配型基因都已被成功克隆到（Yokoyama et al. 2006）。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，蛹蟲(chóng)草菌單孢菌株中只含有一種交配型基因，而且MAT1-1交配型菌株出現(xiàn)的頻率遠(yuǎn)高于MAT1-2交配型菌株出現(xiàn)的頻率（Zheng et al. 2011a）。不同交配型的單孢菌株混合培養(yǎng)可以產(chǎn)生含子囊殼和子囊孢子的成熟子座，而單獨(dú)培養(yǎng)單孢菌株或者相同交配型的單孢菌株混合培養(yǎng)不產(chǎn)生子座或者只產(chǎn)生無(wú)子囊殼的子座（Shrestha et al. 2004；Shrestha et al. 2005a；Zheng et al. 2011a）。這些結(jié)果支持蛹蟲(chóng)草菌為異宗配合（heterothallic）真菌。在實(shí)際生產(chǎn)和科學(xué)研究中，人們已經(jīng)在使用多孢菌株或者組合不同交配型的單孢菌株來(lái)獲得蛹蟲(chóng)草菌的子實(shí)體（Shrestha et al. 2012a）。

然而有趣的是，部分蛹蟲(chóng)草菌單孢菌株（單子囊孢子菌株或單分生孢子菌株）單獨(dú)培養(yǎng)偶爾也可產(chǎn)生子實(shí)體。單孢菌株所產(chǎn)生的子實(shí)體雖然通常不能發(fā)育產(chǎn)生出子囊殼和子囊孢子（Shrestha et al. 2004；Zheng et al. 2011a），但也有研究發(fā)現(xiàn)部分單孢菌株可以發(fā)育出成熟的具有子囊殼和子囊孢子的子實(shí)體（Shrestha et al. 2004；Wen et al. 2012）。一些研究還檢測(cè)到同時(shí)擁有兩種交配型的單孢菌株（譚琦等 2011；Wen et al. 2012）。這些結(jié)果又暗示蛹蟲(chóng)草菌偶爾也可發(fā)生同宗配合。這種情況可能是由于“污染”造成的，因?yàn)橛枷x(chóng)草菌的子囊孢子萌發(fā)較快、容易斷裂成次生子囊孢子并扎堆生長(zhǎng)，因而研究中分離到的部分“單孢菌株”有可能實(shí)際上是“多孢菌株”（Shrestha et al. 2004，2005b，2012b）。不同于酵母菌[如釀酒酵母Saccharomyces cerevisiae Meyen ex E.C. Hansen或白假絲酵母Candida albicans (C.P. Robin) Berkhout]能夠發(fā)生“同性交配”（same sex mating）（Alby et al. 2009），絲狀真菌中尚沒(méi)有發(fā)現(xiàn)交配型互換（mating-type switch）的現(xiàn)象。

4 寄主范圍

不同蟲(chóng)草菌侵染的昆蟲(chóng)種類及范圍不同，多數(shù)蟲(chóng)草菌寄主范圍較狹窄，只限于一種或親緣關(guān)系較近的數(shù)種昆蟲(chóng)。在自然條件下，冬蟲(chóng)夏草菌需要侵染蝙蝠蛾科Hepialidae昆蟲(chóng)的幼蟲(chóng)才能形成冬蟲(chóng)夏草，但冬蟲(chóng)夏草菌的寄主昆蟲(chóng)種類具體存在多少種尚不清楚。許多文獻(xiàn)都對(duì)冬蟲(chóng)夏草菌的寄主昆蟲(chóng)種類進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，但得到的結(jié)果差別較大，從30多種到60多種不等（王偉等 1996；楊大榮等 1996；劉飛等 2006）。其中很關(guān)鍵的一個(gè)問(wèn)題是，隨著調(diào)查的進(jìn)行，不斷有新的寄主昆蟲(chóng)種類被發(fā)現(xiàn)（涂永勤等 2009；Maczey et al. 2010；Zou et al. 2011）。最近，Wang & Yao（2011）對(duì)文獻(xiàn)中涉及的與冬蟲(chóng)夏草菌相關(guān)的13個(gè)屬的91個(gè)昆蟲(chóng)名稱進(jìn)行了總結(jié)和分析，認(rèn)為這91個(gè)名稱中有57個(gè)可能是冬蟲(chóng)夏草菌的寄主昆蟲(chóng)，26個(gè)被排除掉，還有8個(gè)無(wú)法確定。

除種類數(shù)不確定外，冬蟲(chóng)夏草菌寄主昆蟲(chóng)的分類體系也不穩(wěn)定。長(zhǎng)期以來(lái)，蝠蛾屬Hepialus Fabricius被認(rèn)為是冬蟲(chóng)夏草菌寄主昆蟲(chóng)最主要的屬（楊大榮等 1996）。但是，Nielsen et al.（2000）建議將中國(guó)科學(xué)家1984年以后報(bào)道的蝠蛾屬幾乎所有的昆蟲(chóng)物種都組合到鉤蝠蛾屬Thitarodes中。最近，鄒志文等（2010）以蝠蛾雄性生殖器抱器瓣結(jié)構(gòu)特征為依據(jù)，對(duì)中國(guó)蝠蛾屬昆蟲(chóng)的分類系統(tǒng)重新進(jìn)行了修訂。他們?cè)诮M蝠蛾屬Parahepialus Z.W. Zou & G.R. Zhang和無(wú)鉤蝠蛾屬Ahamus Z.W. Zou & G.R. Zhang，并在引入鉤蝠蛾屬的基礎(chǔ)上，將中國(guó)蝠蛾屬的60個(gè)種分別歸入擬蝠蛾屬（1種）、無(wú)鉤蝠蛾屬（18種）、蝠蛾屬（1種）和鉤蝠蛾屬（40種）。在這4個(gè)屬中，除蝠蛾屬外的其他3個(gè)屬都有冬蟲(chóng)夏草菌的寄主昆蟲(chóng)。然而，令人遺憾的是，目前冬蟲(chóng)夏草菌寄主昆蟲(chóng)分子系統(tǒng)學(xué)的研究還非常薄弱。截止目前，GenBank（公共的DNA序列數(shù)據(jù)庫(kù)）中冬蟲(chóng)夏草菌寄主昆蟲(chóng)的DNA序列非常少（包括69條線粒體細(xì)胞色素b基因序列和139條細(xì)胞色素氧化酶Ⅰ基因序列），而且僅來(lái)自兩個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)室。冬蟲(chóng)夏草菌寄主昆蟲(chóng)更廣泛范圍的標(biāo)本采集，以及蝙蝠蛾昆蟲(chóng)分子系統(tǒng)學(xué)的研究顯得十分必要。

相對(duì)冬蟲(chóng)夏草菌而言，蛹蟲(chóng)草菌的寄主范圍要廣很多。蛹蟲(chóng)草菌屬于蟲(chóng)草菌中?；圆粡?qiáng)的一種，在自然條件下主要生長(zhǎng)在闊葉林或混交林地表土層中鱗翅目昆蟲(chóng)的蛹上，可以寄生鱗翅目12個(gè)科的昆蟲(chóng)（Shrestha et al. 2012b）。除鱗翅目外，蛹蟲(chóng)草菌在自然條件下還可寄生鞘翅目（3個(gè)科）、膜翅目（1個(gè)科）和雙翅目（1個(gè)科）的昆蟲(chóng)（Shrestha et al. 2012b）。就昆蟲(chóng)蟲(chóng)態(tài)而言，蛹蟲(chóng)草菌可以寄生幼蟲(chóng)、蛹和成蟲(chóng)，但以蛹上寄生最為常見(jiàn)（陳士瑜 1986）。與冬蟲(chóng)夏草菌類似，蛹蟲(chóng)草菌的寄主昆蟲(chóng)種數(shù)也沒(méi)有一個(gè)比較確切的數(shù)字，估計(jì)至少有70種（Kryukov et al. 2011；Shrestha et al. 2012b）。蛹蟲(chóng)草菌的多寄主寄生特性很可能是決定其在世界上廣泛分布的原因之一。

5 遺傳多樣性

冬蟲(chóng)夏草菌的遺傳多樣性已有大量的研究工作（表2），使用的分子標(biāo)記涉及隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性DNA（random amplified polymorphic DNA，RAPD）、簡(jiǎn)單序列重復(fù)間區(qū)擴(kuò)增多態(tài)性（inter-simple sequence repeat，ISSR）、核糖體DNA內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)（nuclear ribosomal DNA internal transcribed spacer，nrDNA ITS）的序列、交配型基因MAT1-2-1的序列等。雖然有些研究使用的樣品數(shù)和取樣范圍比較有限，但這些研究大都表明冬蟲(chóng)夏草菌種群存在明顯的遺傳分化。同一地域菌株間分化程度較低，不同地域菌株間分化程度較高（張?jiān)莆涞?nbsp;1999；朱子雄等 2011）。而且多數(shù)研究發(fā)現(xiàn)，冬蟲(chóng)夏草菌的遺傳分化主要發(fā)生在不同緯度之間，與經(jīng)度和海拔的相關(guān)性不顯著（Liang et al. 2008；郝劍瑾等 2009）。

蛹蟲(chóng)草菌雖然具有廣泛的分布范圍、多樣的寄主范圍，但從已有的報(bào)道看，其遺傳分化程度尚不及冬蟲(chóng)夏草菌高（Sung et al. 1999；Wang et al. 2008）。例如，英國(guó)、中國(guó)、日本、韓國(guó)和挪威來(lái)源的蛹蟲(chóng)草菌在nrDNA ITS序列間的遺傳距離小于0.01（Wang et al. 2008），而從中國(guó)西藏、青海、四川、云南來(lái)源的冬蟲(chóng)夏草菌在nrDNA ITS序列間的最大遺傳距離就可能達(dá)到0.04（Zhang et al. 2009）。另外，蛹蟲(chóng)草菌遺傳分化與地理的相關(guān)性也不像冬蟲(chóng)夏草菌有規(guī)律可循（Sung et al. 1999；Wang et al. 2008）。然而，蛹蟲(chóng)草菌不同地理種群間遺傳分化程度低，并不意味著沒(méi)有遺傳變異。實(shí)際上，RAPD分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，即使相同菌株來(lái)源的不同單分生孢子菌株之間在RAPD圖譜上也會(huì)有明顯的差異（李閩鋒等 2007；Wen et al. 2012）。這意味著蛹蟲(chóng)草菌能夠發(fā)生頻繁的遺傳重組，與異宗配合的生活史相一致。另外，有研究發(fā)現(xiàn)蛹蟲(chóng)草菌的正常菌株與退化菌株之間在遺傳上表現(xiàn)出明顯的差異（李美娜等 2003；李閩鋒等 2007），但這不符合物種遺傳變異的規(guī)律，因菌種退化可以高頻率地發(fā)生。

6 分子遺傳學(xué)和基因組學(xué)

在分子遺傳研究方面，冬蟲(chóng)夏草菌要落后于蛹蟲(chóng)草菌，可能是由于冬蟲(chóng)夏草菌生長(zhǎng)非常緩慢，給開(kāi)展遺傳學(xué)的研究工作增加了難度。目前，蛹蟲(chóng)草菌的基因組已經(jīng)發(fā)表，冬蟲(chóng)夏草菌的基因組也將很快公布。蛹蟲(chóng)草菌基因組大小為32.2Mb（Zheng et al. 2011a），含有約7條染色體，大小在2–5.7Mb之間（汪小艷等 2010）。蛹蟲(chóng)草菌基因組中含有大約9,600個(gè)蛋白編碼基因，約16%的蛋白編碼基因參與真菌-昆蟲(chóng)的相互作用，不存在編碼對(duì)人類有害的已知真菌毒素的基因（Zheng et al. 2011a）。高通量轉(zhuǎn)錄組分析表明，與其他真菌不同，蛹蟲(chóng)草菌單交配型菌株的子實(shí)體發(fā)育主要受絲裂原激活的蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信號(hào)途徑調(diào)控，而非MAPK和蛋白激酶A（protein kinase A，PKA）共同調(diào)控（Zheng et al. 2011a）。兩項(xiàng)獨(dú)立的研究都證明，蛹蟲(chóng)草菌菌絲體生長(zhǎng)階段和子實(shí)體形成階段基因轉(zhuǎn)錄譜存在差異，具體表現(xiàn)為：菌絲體階段有約2,000–2,100個(gè)基因轉(zhuǎn)錄上調(diào)，子實(shí)體階段有約600–900個(gè)基因轉(zhuǎn)錄上調(diào)（Zheng et al. 2011a；Yin et al. 2012）。Xiong et al.（2010）還發(fā)現(xiàn)用不同培養(yǎng)基培養(yǎng)蛹蟲(chóng)草菌菌絲體時(shí)，以及用不同基質(zhì)培養(yǎng)子實(shí)體時(shí)，其轉(zhuǎn)錄表達(dá)譜都存在差異（Xiong et al. 2010）。Yin et al.（2012）比較了菌絲體階段和子實(shí)體階段的蛋白質(zhì)組，分別檢測(cè)到359和214個(gè)蛋白，但只有98個(gè)蛋白在兩個(gè)階段都有表達(dá)。這些結(jié)果表明，人工培養(yǎng)基培養(yǎng)的菌絲體或子實(shí)體與天然或用鱗翅目蛹（如蠶蛹）培養(yǎng)的子實(shí)體具有類似活性成分的說(shuō)法不具可靠性。此外，Zheng et al.（2011b）建立和優(yōu)化了蛹蟲(chóng)草菌農(nóng)桿菌介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化（Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation，ATMT）體系，將有助于今后鑒定未知基因的功能，尋找表型相關(guān)的基因等。

相對(duì)于蛹蟲(chóng)草菌，冬蟲(chóng)夏草菌分子生物學(xué)的研究較少，其遺傳轉(zhuǎn)化體系尚未建立。在GenBank中，冬蟲(chóng)夏草菌的蛋白編碼基因除常見(jiàn)的基因（如rpb1、rpb2、tub、tef1）外，就只有交配型MAT1-2位點(diǎn)的基因（Zhang et al. 2011）及絲氨酸蛋白酶基因（csp1和csp2）（Zhang et al. 2008）。

菌種退化是蛹蟲(chóng)草批量生產(chǎn)中最為嚴(yán)重的一個(gè)問(wèn)題，主要表現(xiàn)為菌種使用一段時(shí)間后不長(zhǎng)子實(shí)體或只有極少量子實(shí)體產(chǎn)生。研究菌種退化的機(jī)制對(duì)于解決菌種退化問(wèn)題和進(jìn)行退化菌株的早期檢測(cè)具有重要的意義。如前所述，有研究認(rèn)為退化菌株與正常菌株之間發(fā)生明顯的遺傳改變（李美娜等 2003；李閩鋒等 2007）。汪虹等（2010）推測(cè)菌種退化是由于核相發(fā)生了改變，即異核體變成了同核體。然而，也有研究報(bào)道，退化菌株與正常菌株在交配型方面沒(méi)有表現(xiàn)出差異，有的退化菌株也可檢測(cè)到兩種交配型（林清泉等2010）。以綠僵菌為對(duì)象的研究表明，退化菌株菌絲內(nèi)富含高水平的活性氧（reactive oxygen species），呈現(xiàn)明顯的氧化脅迫（oxidative stress）特征，線粒體DNA發(fā)生糖基化修飾，表現(xiàn)出類似高等真核生物的老化現(xiàn)象（aging）（Wang et al. 2005；Li et al. 2008）。最新的一項(xiàng)研究通過(guò)基因工程方法，在蛹蟲(chóng)草菌中過(guò)表達(dá)谷胱甘肽過(guò)氧化物酶基因，發(fā)現(xiàn)能夠改善蛹蟲(chóng)草菌對(duì)氧化脅迫的抵抗能力，退化菌株能夠恢復(fù)產(chǎn)子實(shí)體的能力，正常菌株能夠提高繼代培養(yǎng)的穩(wěn)定性（Xiong et al. 2012）。該研究進(jìn)一步證明了菌種退化與菌絲氧化脅迫的關(guān)聯(lián)性，不過(guò)其中的因果關(guān)系仍有待深入研究。優(yōu)化生產(chǎn)菌株適宜的保藏條件，使優(yōu)良菌株能夠持續(xù)地產(chǎn)生子實(shí)體，可適當(dāng)緩解菌種退化的問(wèn)題（Sung et al. 2006）。

冬蟲(chóng)夏草菌和蛹蟲(chóng)草菌發(fā)揮藥理作用的物質(zhì)基礎(chǔ)是產(chǎn)生多種生物活性物質(zhì)。其中，最著名的就是蛹蟲(chóng)草菌產(chǎn)生的蟲(chóng)草素。解析這些物質(zhì)生物合成的分子機(jī)制，有助于通過(guò)基因操作提高目標(biāo)物種的產(chǎn)量。莫紅麗等（2010）采用抑制差減雜交（suppression subtractive hybridization，SSH）分離到6個(gè)可能與蛹蟲(chóng)草菌蟲(chóng)草素合成相關(guān)的基因，但其功能尚未驗(yàn)證。通過(guò)基因組序列分析，Zheng et al.（2011a）發(fā)現(xiàn)蛹蟲(chóng)草菌含有大多數(shù)與腺嘌呤和腺苷代謝相關(guān)的基因，但是缺乏將ATP轉(zhuǎn)化為dATP的核苷三磷酸還原酶和將脫氧腺苷轉(zhuǎn)化為dAMP的脫氧腺苷激酶，因此，核苷三磷酸還原酶不可能參與蟲(chóng)草素的生物合成。Yin et al.（2012）推測(cè)了蛹蟲(chóng)草菌蟲(chóng)草素的代謝通路，并發(fā)現(xiàn)該通路中一些基因的表達(dá)在菌絲體和子實(shí)體階段有差異，多數(shù)基因在菌絲體階段表達(dá)上調(diào)。因此，我們可以考慮通過(guò)大規(guī)模的菌絲體發(fā)酵，同時(shí)在培養(yǎng)基中添加一些其他物質(zhì)（如腺嘌呤和腺苷）來(lái)提高蟲(chóng)草素的產(chǎn)量（Masuda et al. 2006，2007）。

7 生態(tài)學(xué)

天然冬蟲(chóng)夏草及其微環(huán)境中生活著多種微生物，包括真菌。從20世紀(jì)80年代到20世紀(jì)末，人們從冬蟲(chóng)夏草上相繼分離報(bào)道了20多種真菌（Jiang & Yao 2002）。其中，包括一些真菌新種（張永杰 2012），如中國(guó)金孢霉Chrysosporium sinense Z.Q. Liang、蝙蝠蛾被孢霉Mortierella hepiali Q.T. Chen & B. Liu、中國(guó)擬青霉Paecilomyces sinensis Q.T. Chen, S.R. Xiao & Z.Y. Shi（新近組合為Polycephalomyces sinensis (Q.T. Chen, S.R. Xiao & Z.Y. Shi) W.J. Wang, X.L. Wang, Y. Li, S.R. Xiao & Y.J. Yao）（Wang et al. 2012）、蝙蝠蛾柱霉Scytalidium hepiali C.L. Li、中國(guó)彎頸霉Tolypocladium sinense C.L. Li和蝙蝠蛾擬青霉Paecilomyces hepiali Q.T. Chen & R.Q. Dai ex R.Q. Dai, X.M. Li, A.J. Shao, S.F. Lin, J.L. Lan, W.H. Chen & C.Y. Shen等。最近，通過(guò)傳統(tǒng)的分離培養(yǎng)方法及非培養(yǎng)的分子生物學(xué)方法，我們從天然冬蟲(chóng)夏草中分別發(fā)現(xiàn)了92種和108種不同的真菌，其中包括很多潛在的新種（Zhang et al. 2010；張永杰等 2010）。目前，尚未見(jiàn)任何對(duì)天然蛹蟲(chóng)草群落結(jié)構(gòu)的研究報(bào)道。

在同一環(huán)境中長(zhǎng)期生活的生物會(huì)產(chǎn)生某些結(jié)構(gòu)類似的代謝產(chǎn)物。存在于冬蟲(chóng)夏草上的某些真菌已經(jīng)發(fā)現(xiàn)具有與冬蟲(chóng)夏草菌相同或相似的化學(xué)成分和藥理作用（Zhang et al. 2012b）。近年來(lái)，科研人員通過(guò)對(duì)從冬蟲(chóng)夏草上分離的真菌資源進(jìn)行大規(guī)模的次生代謝產(chǎn)物分析，發(fā)現(xiàn)了大量的新結(jié)構(gòu)化合物；這些化合物具有抗微生物、抗HIV和抗腫瘤等生物活性（Zhang et al. 2012b）。因此，從天然冬蟲(chóng)夏草上分離的真菌資源是開(kāi)發(fā)創(chuàng)新藥物非常重要的生物來(lái)源。

為了更好地了解冬蟲(chóng)夏草菌在自然環(huán)境中的生存狀況及其侵染寄主昆蟲(chóng)的過(guò)程，近年來(lái)已有研究者根據(jù)nrDNA ITS序列的比較，開(kāi)發(fā)了冬蟲(chóng)夏草菌特異的nrDNA ITS擴(kuò)增引物（Zhong et al. 2010；Jin et al. 2012），還根據(jù)nrLSU序列設(shè)計(jì)了冬蟲(chóng)夏草菌的特異性雜交探針（Zhong et al. 2010）。

8 人工栽培及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)

我國(guó)從20世紀(jì)70年代后期就開(kāi)始冬蟲(chóng)夏草菌人工栽培技術(shù)的研究，雖然已經(jīng)掌握了一些基本技術(shù)，但至今離產(chǎn)業(yè)化的實(shí)際要求尚有很多關(guān)鍵的問(wèn)題有待突破解決。許多實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)掌握冬蟲(chóng)夏草菌的人工培養(yǎng)技術(shù)和寄主幼蟲(chóng)規(guī)?；曫B(yǎng)技術(shù)。但用冬蟲(chóng)夏草菌接種幼蟲(chóng)形成僵蟲(chóng)的成功率和從僵蟲(chóng)生長(zhǎng)出子座的成功率都非常低，成為目前制約冬蟲(chóng)夏草菌人工栽培的主要因素。為了彌補(bǔ)天然資源的不足，國(guó)內(nèi)已有至少3家企業(yè)在進(jìn)行冬蟲(chóng)夏草菌的工業(yè)化發(fā)酵。由冬蟲(chóng)夏草菌的發(fā)酵菌絲體制成的“百令膠囊”，作為國(guó)家中藥一類新藥，已被用于治療慢性腎衰、Ⅱ型糖尿病、尿路感染、肝臟疾病、哮喘、結(jié)核及輔助治療腫瘤等（劉麗娟等 2004）。此外，國(guó)內(nèi)外也有許多廠家在利用從冬蟲(chóng)夏草分離的其他真菌進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)（Zhang et al. 2012b；張永杰 2012），如由蝙蝠蛾被孢霉發(fā)酵菌絲體制成的“至靈膠囊”，由蝙蝠蛾擬青霉菌絲體發(fā)酵物制成的國(guó)家中藥一類新藥“金水寶膠囊”，由蟲(chóng)草頭孢Cephalosporium sinensis C.T. Chen開(kāi)發(fā)出的“寧心寶膠囊”，由粉紅粘帚霉Gliocladium roseum Bainier開(kāi)發(fā)出的“心肝寶膠囊”等。

與冬蟲(chóng)夏草菌不同，蛹蟲(chóng)草菌很容易在昆蟲(chóng)體上培養(yǎng)形成子實(shí)體。我國(guó)是世界上第一個(gè)用昆蟲(chóng)蛹（家蠶蛹或柞蠶蛹）人工大批量培養(yǎng)蛹蟲(chóng)草菌子實(shí)體的國(guó)家（梁宗琦 2007）。此外，蛹蟲(chóng)草菌也很容易在人工培養(yǎng)基上培養(yǎng)產(chǎn)生子實(shí)體（Shrestha et al. 2012b）。由于飼養(yǎng)昆蟲(chóng)成本較高，利用昆蟲(chóng)得到的子實(shí)體通常要比用人工培養(yǎng)基得到的子實(shí)體價(jià)格貴約一倍。本文前面已提到在不同基質(zhì)上培養(yǎng)蛹蟲(chóng)草菌子實(shí)體時(shí)的基因表達(dá)譜存在差異，可以預(yù)見(jiàn)二者在活性化學(xué)成分種類、含量及藥理作用上存在不同或差異。王雅玲等（2009）對(duì)我國(guó)蛹蟲(chóng)草菌人工栽培使用的培養(yǎng)基進(jìn)行了總結(jié)。另外，許多人對(duì)蛹蟲(chóng)草菌的液體發(fā)酵條件進(jìn)行了優(yōu)化（Cui & Yuan 2011），但市場(chǎng)上尚未見(jiàn)到蛹蟲(chóng)草菌發(fā)酵菌絲體產(chǎn)品。

9 研究中存在的問(wèn)題及展望

冬蟲(chóng)夏草和蛹蟲(chóng)草是最重要的兩種蟲(chóng)草資源，都具有良好的藥用價(jià)值，已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。近年來(lái)，冬蟲(chóng)夏草菌和蛹蟲(chóng)草菌在很多方面都取得了重要的研究進(jìn)展。本文綜述了二者在分類學(xué)地位、分布、生活史及有性生殖類型、寄主范圍、遺傳多樣性、分子遺傳學(xué)和基因組學(xué)、生態(tài)學(xué)、人工栽培及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等方面的研究現(xiàn)狀。在有些方面，冬蟲(chóng)夏草菌研究比較深入，而在另一些方面蛹蟲(chóng)草菌研究比較深入。通過(guò)比較分析，能夠促進(jìn)我們更好地認(rèn)識(shí)和利用蟲(chóng)草這類寶貴的資源，加快蟲(chóng)草菌的基礎(chǔ)及應(yīng)用研究的步伐。

然而，我們也注意到研究中存在的一些問(wèn)題，尤其是冬蟲(chóng)夏草菌特別突出。例如，文獻(xiàn)中關(guān)于冬蟲(chóng)夏草菌的地理分布、寄主范圍的報(bào)道常有錯(cuò)誤（Li et al. 2011；Wang & Yao 2011）。一些研究所使用的材料并非真正的冬蟲(chóng)夏草或冬蟲(chóng)夏草菌（Dong & Yao 2011）。GenBank中一些注釋為冬蟲(chóng)夏草菌的DNA序列實(shí)際代表的是其他真菌（Stensrud et al. 2007；Zhang et al. 2013）。更具誤導(dǎo)性的是，有些文獻(xiàn)在“材料與方法”中標(biāo)明是中國(guó)被毛孢（冬蟲(chóng)夏草菌的無(wú)性型），但從其培養(yǎng)條件和培養(yǎng)時(shí)間分析卻不像是真正的冬蟲(chóng)夏草菌，很可能是從天然冬蟲(chóng)夏草分離的其他真菌。張永杰（2012）就如何辨別一個(gè)培養(yǎng)物是否為冬蟲(chóng)夏草菌提出了判斷的標(biāo)準(zhǔn)。我們?cè)诮窈蟮难芯亢臀墨I(xiàn)分析中需高度重視這些問(wèn)題，不要被用錯(cuò)誤材料所得出的錯(cuò)誤結(jié)果所誤導(dǎo)，同時(shí)，也希望今后從事冬蟲(chóng)夏草/冬蟲(chóng)夏草菌研究的科研人員都能注意所用材料的可靠性。

蛹蟲(chóng)草菌雖不像冬蟲(chóng)夏草菌那樣有許多使用錯(cuò)誤菌株的研究報(bào)道，但是很多研究并沒(méi)有交待使用菌株的來(lái)源，即組織分離菌株還是單孢菌株（包括單子囊孢子菌株和單分生孢子菌株）。最近的一篇文章已明確提出這個(gè)問(wèn)題（Shrestha et al. 2012b）。有證據(jù)顯示，蛹蟲(chóng)草菌多孢菌株（包括多子囊孢子菌株和多分生孢子菌株）或組織分離來(lái)源的菌株在相同條件下產(chǎn)子實(shí)體的能力經(jīng)常發(fā)生變化；多孢菌株或組織分離菌株比單孢菌株更容易發(fā)生菌種退化。此外，在逐步理解蟲(chóng)草菌有性生殖規(guī)律和子實(shí)體發(fā)育調(diào)控機(jī)理的基礎(chǔ)上，優(yōu)良菌種選育也是冬蟲(chóng)夏草菌和蛹蟲(chóng)草菌研究中的重要課題，因?yàn)橐吧戤a(chǎn)子實(shí)體、分泌一些活性物質(zhì)的能力不足。對(duì)于蛹蟲(chóng)草菌，已有研究報(bào)道獲得了一些高產(chǎn)子實(shí)體、多糖和/或蟲(chóng)草素的菌株（Shrestha et al. 2012b），但冬蟲(chóng)夏草菌菌株選育的研究還很少見(jiàn)。我們研究冬蟲(chóng)夏草和蛹蟲(chóng)草的最終目標(biāo)就是要利用它們?yōu)槿祟愒旄?。其中，子?shí)體的培養(yǎng)就是人們追求的目標(biāo)之一。如今蛹蟲(chóng)草菌已實(shí)現(xiàn)規(guī)模化栽培子實(shí)體，從人們嘗試在固體培養(yǎng)基上培育蛹蟲(chóng)草菌子實(shí)體到實(shí)現(xiàn)規(guī)?；耘啵?jīng)歷了近一個(gè)世紀(jì)的時(shí)間（付彥凱等2012）。對(duì)冬蟲(chóng)夏草菌人工栽培的研究已經(jīng)有近40年的時(shí)間了，到如今我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室內(nèi)仍很難培育出子實(shí)體（無(wú)論人工培養(yǎng)基上還是昆蟲(chóng)體上），看來(lái)冬蟲(chóng)夏草菌要實(shí)現(xiàn)規(guī)?；斯ぴ耘噙€有很長(zhǎng)的路要走。不過(guò)，隨著基因組測(cè)序的完成、不同領(lǐng)域科學(xué)家的聯(lián)合攻關(guān)及社會(huì)各界的重視，我們期待冬蟲(chóng)夏草菌規(guī)模化栽培能夠早日實(shí)現(xiàn)。

（論文鏈接：http://journals./jwxtcn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=13040577&flag=1）