1. 木霉属的描述
Trichoderma Pers.，Romer's Neues Mag. Bot. 1：92.1794：Fr.，Syst.Mycol. 1：XIV.1827
分生孢子在平展产孢区或者在平展的产孢簇中产生，产孢簇也可以是紧密结构，开始为白色，后来也可以是白色，但较多的情况是转变为绿色、灰色或者棕色；常常形成厚壁孢子，在基内菌丝上产量大，间生，或者在营养菌丝侧枝的尖端端生，圆形或者椭球形，无色至浅黄色或者绿色，表面光滑或有加厚现象。
分生孢子梗在多数种类中有粗直或者为锯齿状的主轴，初级分枝间距规则，有二级分枝，二级分枝也可以再次分枝，并且有连续的再次分枝，随着分枝次数的增加，在顶端或者远端变短并变细，分枝近似二歧式，或者单生、对生或者轮生。某些种通过重复的轮状分枝形成高度分枝的金字塔形结构。在其他一些种类中，分枝不规则，单生或者对生，而且不再重复分枝。另外一些种的分生孢子梗主轴和初级分枝常常以不育的分生孢子梗结束，长，简单或者有分枝，直，锯齿状、波曲状、顶端有钩或者卷曲。某些种相邻的分生孢子梗常常发生菌丝融合。许多情况下，瓶梗和产孢的分枝可以从平展的产孢区中未分化的菌丝上产生，产孢细胞瓶形，通常在分生孢子梗的顶端呈二歧式轮状排列，较少单生；或者在分生孢子梗和分枝隔膜下面呈涡状排列，分枝柱形、钻形、烧瓶形、坛形或者亚球形，在分生孢子下面常常是细的短柱形颈。总起来说，木霉的分生孢子梗按照分枝形式可以分为4种类型，即粘帚霉型（Gliocladium-like）、厚基孢型（Pachybasium-like）、轮枝菌型(Verticillium-like)和木霉型(Trichoderma-like)，分生孢子梗的分枝形式是鉴定木霉的重要形态指标。
分生孢子单细胞，无色，浅灰色，绿色或者棕色，壁光滑或有明显粗糙，某些种在外壁上有波状、疱状或者翅形突起饰物，亚球形、卵形、椭球形、长椭球形或者短柱形；或者聚集为球形的头状体，或者聚集在囊状的包被中（两个种有这种结构）。如果出现有性阶段，则为Hypocrea。
以上描述主要依据Bissett于1984和1991年发表的研究论文，也参考了Chaverri等(2004)的相关描述。相关的培养特征、产孢簇形态以及分生孢子梗的形态特征见有关图片。
模式种：Trichoderma viride Pers.：Fr.。
2. 木霉属的概念
木霉属（Trichoderma）的概念最早由Persoon(1794)引入，用于描述4个在宏观上特征相似的真菌，Persoon描述的这4个真菌为由毛发状覆盖物包裹的粉状结构，最先描述的Trichoderma有4个种，即T. aureum，T. nigrescens，T. roseum和T. viride（具有不同的分生孢子颜色），现在已知它们是彼此无关的种类。Trichoderma这个名字现在仅仅用于描述以T. viride为代表的分布广泛的绿色类型。依据微观特征，Rifai（1969）给予Trichoderma属的界定，现在已经被普遍接受。木霉属（Trichoderma）的分生孢子梗为重复多次分枝，常常排列成规则的树状结构，即在多级水平上重复地无限分枝，初级分枝产生一些小的次级分枝，次级分枝也可以再次分枝，如此重复不已。最早形成的分枝较长，连续形成的分枝向顶以及随着离基部距离的增加而逐步变短，所有水平的分枝和瓶梗均为二歧式。瓶梗为安瓿形至坛形，基部常常缢缩，在中间部位多少有些膨大，在近顶端突然变细而形成近柱形的颈部。瓶梗的排列为轮状，位于分生孢子梗分枝的终端，有时呈单生，或者呈涡状排列，位于靠近分生孢子梗与其分枝分隔的下方。Trichoderma的分离物可以依据其宏观特点进行辨别，即在培养基上生长迅速，稀疏的气生菌丝，以及典型的白色或者绿色的产孢堆。
已知的Trichoderma有性型为Hypocrea，在Podostroma中也可能存在，以及与Hypocrea相近的一些属中。Doi曾经观察了Hypocrea以及与Hypocrea有关的60 多个种。许多Hypocrea种类产生典型的Trichoderma无性型（在人工培养时），其他一些Hypocrea种则产生具有更为不规则的分生孢子梗分枝方式的无性型，这些无性型则不易认定为Trichoderma，而是收到GliocladiumCorda、VerticilliumNees或AeremoniumLink：Fr.。
多数土壤以及木材上生长的Trichoderma菌株的有性型未知，很可能Trichoderma中的许多常见种类没有有性世代。Domasch(1980)认为（在一篇文献综述中）将Trichoderma无性型与单一的有性型联系起来，通常是不可能的。Rifai的每个集合种可以与不同的有性世代种相关联，而这些有性世代种的不完全阶段在人工培养时难以区别。他们还断言，不能保证将来会把Trichoderma进一步划分。
Rifai(1969)根据瓶梗以及分枝产生的角度将Trichoderma和Gliocladium区别开。Gliocldium的分枝为帚状，或者瓶梗紧密地贴在一起形成聚集的头状体，Gliocladium的模式种是G. penicillioides Corda，具有典型的帚状分枝的分生孢子梗，分枝局限在分生孢子梗的顶端(Corda，1984)。相对于Trichoderma 来说，Gliocladium的瓶梗更为细长，聚集更为紧密。已知的Gliocladium的有性世代属于SphaerostilbellaP. Hennings以及Hypocreales的有关属（Seifert，1985）。Hypocrea pallida Ell. & Ev. 以及与Gliocladium有关的无性型被Samuels & Seifert(199tIoSEkX0)归到Sphaerostibella，Gliocladium roseum(Link）Bainier（有性世代为Nectria ochroleuca(Schwein）Berk）和其他在形态上相似的种类之区别在于分生孢子形成覆瓦状的柱形结构，而不是胶质的头状结构。ClonostachysCorda(1839)可能包括这些种类，它们的有性型是Nectria(Samuels，1988)。
Rifai(1969)将Hypocrea gelatinosa(Tode：Fr.)Fr.的无性型归类于Gliocladium，同T. virens一样。在这两个种中，分枝和瓶梗有时聚集，相邻瓶梗上产生的分生孢子可以联结为一个大型的分生孢子球，但是，T. virens和H. gelatinosa的粗大分生孢子梗有重复多次的树状无限分枝，而不是帚状的二歧式分枝或者瓶梗。后面两个种的分生孢子梗分枝方式和膨大的瓶梗比起Gliocladium更像Trichoderma，因此这两个种也归在Trichoderma 里。
Rifai(1969)还从Trichoderma中除去了Hypocrea lactea(Fr：Fr)Fr.以及H. hanuaDingley的无性型。他将这两个种归在VerticilliumNees中，比起Trichoderma，该属的瓶梗更长，而且排列为规则的轮状。在VerticilliumS. str中，从粗大分生孢子梗的主轴上产生的初级分枝通常仅有一次二级分枝，终端以轮状排列的钻形瓶梗结束。Hughes(1951)描述了其模式种Verticillium luteo-album(Link：Fr.)Subram、Hypocrea，包括H. laetea和H. nunua的无性型，可以依据分生孢子梗的分之形式与Verticillium相区别，在Hypocrea的无性型中，分枝方式为树状，初级分枝产生二级小分枝，而小分枝可以再次分枝。因此，现在的处理是，H. laetea和H. hunua包括在Trichoderma中，虽然其分生孢子梗不像传统上认为的Trichoderma那样具有复杂的规则分枝。
在Hypocrea无性型的形态学方面有渐变现象，有些种类产生不规则的分生孢子梗，分生孢子梗产生相对较长的瓶梗，而有些种类则有规则的树状分枝以及具有明显膨大的瓶梗（更像典型的Trichoderma）。H. laetea和H. hunuaDingley的分生孢子梗具有较少不规则的分枝，分枝的瓶梗的排列可以呈帚状，或者单生，间距也不规则。分枝可以是二歧式的，但是有些时候分枝和瓶梗聚集在一起，或者相互间平行排列。瓶梗类似钻状，与典型的Trichoderma相比，瓶梗更长，虽然有一些是明显膨大的类型。在H. atrogelatinosaDingley中，其瓶梗比H. laetea和H. hunua短，而且分之和瓶梗通常对生或者为帚状排列。H. vinosaCook的瓶梗很多是膨大型的，而且排列为二歧式的轮状。H. vinosa的一些菌株具有规则日夏养花网树状分枝的分生孢子梗，其上着生近似安瓿形的瓶梗，在终端以二歧式轮状排列。H. rufa的分生孢子梗则呈规则的树状分枝，其分枝和瓶梗聚集，瓶梗的形状一般为安瓿形。
如果考虑Hypocrea无性型的所有形态学变异，那么，要把以T. viride 为模式种的Trichoderma与其他连续渐变的类型相区别是很困难的。最后，在本研究中，Hypocrea的所有无性型都包括在了Trichoderma中。Trichoderma和Hypocrea无性型的总体变异幅度是很大的，但是，利用分生孢子梗具有二歧式树状分枝这个特点，可以把这些种类与Gliocladium和Clonostachys（具有帚状分枝的分生孢子梗）以及Verticillium(具有轮状或者二歧式轮状分枝)区别开。
Bissett (1984，1991a，1991b，1991c，1992；Gams &Bissett，1998)修订了Rifai的集合种分类方法，主要依据是形态特征的细致判断，将形态学标准扩展到了更大的范围，包括了某些Hypocra种类无性型所具有的形态学变化，同时还吸纳了以前鉴定Gliocladium时采用的一些形态特征；还建立了五个属下分类单元（Bissett，1991a）即组：Longibrachiatum、Pachybasium、Trichoderma、Saturnisporum和Hypocreanum。分子工具在真菌分类中的出现，促使研究人员在上世纪90年代中期重新审视基于形态学的木霉分类系统。G.J. Samuels (Beltsville，MD，USA)、T. Börner (Berlin，FRG)和C.P. Kubicek (Vienna，Austria)实验室合作，率先对Bissett的Longibrachiatum组进行了修订，他们使用的技术包括多种分子标记技术(ITS1和ITS2序列分析，RAPD)，生理学（同工酶分析）和表型特征，并且首次包括了该组Trichoderma种类可能的有性型作为研究对象(Kuhls et al.，1996；1997；Samuels，1996；Samuels et al.，1998；Turner et al.，1997)。结果是，Longibrachiatum组在系统发育上是独立的，并且包括10个分类单元，其中有4对为无性-有性关系：H. schweinitzii/T. citrinoviride、H. pseudokoningii/T. pseudokoningii、H. jecorina/T. reesei和H. orientalis/T. longibrachiatum。还进一步将Saturnisporum组（只包括两个种即T. saturnisporum和T. ghanense (Doi et al.，1987)）合并在Longibrachiatum组中，确认T. ghanense为T. parceramosum的同义名。但是，总体上来说Bissett (1984)所建立的Longibrachiatum组的概念得到确认，表明木霉的形态分类和分子分类技术之间具有密切关系。Longibrachiatum组是木霉中较小的组，系统发育上与其他组的关系比较远。当研究木霉中较大的组时，形态特征与分子系统发育之间的关系就变的复杂。Kindermann et al.(1998)第一次试图分析整个木霉属的系统发育，采用的方法是对rDNA的ITS1区进行序列分析，发现Pachybasium组实际上是并系的（paraphyletic）组群或者分类单元。这一结果被后来用多个基因进行的研究结果所证实(Kullnig-Gradinger et al.，2002；ChavetIoSEkXrri et al.，2003b)。值得注意的是，按照这样的结果，所命名的Pachybasium组模式菌株Pachybasium hamatum(Bonord.)=T. hamatum不再是两个Pachybasium进化枝中主要分枝(clade B)的成员(Kindermann et al.，1998)，在一个进化枝中的簇加上T. pubescens和T. strigosum几乎包括了Trichoderma组所有的种类(T. aureoviride除外)。由于Pachybasium的A和B进化枝之间形态学上缺乏明显的界限(Kindermann et al.，1998)，现在还用Pachybasium来命名这两个进化枝。除了上述三个种外，Pachybasium B包括了Bissett (1991b)归类到该组的所有分类单元。另外，Pachybasium B的问题是有些种类遗传变异非常明显，例如T. harzianum。由于在田间发现的该组种类占据了大多数(Kullnig et al.，2000；Kubicek et al.，2003；Wuczskowski et al.，2003；Gherbawy et al.，2004；Druzhinina et al.，2004b)，因此如何鉴定该组种类就成了一个重要问题。
总起来说，木霉（Trichoderma）具有透明的瓶梗，产生于外露的可育菌丝分枝或者分生孢子梗上，分生孢子一般光滑，很少有饰物，典型形状为椭圆形至近似长方形，很少为球形，大多数为绿色或者透明，很少为黄色。如果产生厚垣孢子，其典型形状为球形至亚球形，产生于菌丝中间或者菌丝尖端。在T. stromaticum Samuels中，后垣孢子则包含细胞球，也能形成典型的厚垣孢子(Samuels et al.，2000)。Trichoderma virens (Miller et al.) Arx 的部分特征是在纯培养条件下形成大量的厚垣孢子(Chaverri et al.，2001a)。
3．木霉属的有性阶段
木霉的有性阶段一般发现为肉座菌属（Hypocrea），Tulasne于1865年即提出了肉座菌属与木霉属的关系，之后Tulasne于1865年，Brefeld于1891年证实了绿色木霉是红棕肉座菌（H. rufa）的分生孢子阶段。Bisby于1939年报道H. rufa和胶质肉座菌（H. gelatinosa）具有无法区别的木霉型分生孢子梗，而H. pulvinata则具有头孢霉型（Cephalosporium-type）的分生孢子梗。
肉座菌属属于子囊菌亚门(Ascomycotina)的核菌纲(Pyrenomycetes)、球壳目(Sphaeriales)、肉座菌科（Hypocreaceae），腐生于树皮、木材和高等真菌的老龄子实体上。该属由Fries于1825年建立，子座肉质或者木栓质，平展伏生，多数为垫状、盘状或者半球状，有柄或者无柄，颜色鲜亮，有的也呈暗褐色；子囊壳完全埋没在子座内，很少为半裸露状态，子囊壳孔口基本不突出于子座外，每一个子囊有8个双细胞的孢子，即每一个孢子可以分为两个圆形细胞，称为分（子囊）孢子，因此成熟的子囊含有16个孢子。每对分孢子中远基的称为远基分孢子，近基的则称近基孢子。分孢子常为圆柱形、倒卵形、球形或者椭圆形，透明无色或者淡绿至深绿色，表面粗糙或者具有瘤状突起。
19世纪中期，已经发现了木霉与肉座菌（Hypocrea spp.）之间的关联(Tulasne，LR.，Tulasne，C. 1865)，Doi et al.（1979）提出已知木霉的有性阶段与子囊菌纲Hypocrea，PodostromaKarst和Sarawakus密切相关，Rehner & Samuels (1995)以及其他学者(Chaverri，Castlebury，Overton，Samuels，2004; Kullnig-Gradinger，Szakacs，& Kubicek，2002)则发现，有些木霉的种类，以及其他尚未发现相关有性型的非木霉属的某些成员，仅依据其有性阶段难以相互区别。后来通过更多的野外观察工作逐步发现，很多木霉的种类与肉座菌有关，肉座菌为木霉的有性型，例如T. harzianum以及H. lixii的无性型(Chaverri & Samuels，2003)，T. virens，H. virens的无性型等(Chaverri，Samuels & Stewart，2001)。但是，一些分布广泛并且重要的种类，例如T. asperellum，至今还没有发现有关的有性型，因此属于无性繁殖的类型（Samuels，2006）。从目前的研究资料来看，多数木霉种类的有性阶段属于肉座菌属真菌。由于木霉菌的分生孢子在人工培养条件下很难形成有性阶段的子实体，木霉菌研究专家运用包括等位酶技术、RAPD、UP-PCR、DNA指纹和序列分析技术在内的分子生物学方法，通过比较木霉菌与其有性型真菌(主要是肉座菌属)DNA 序列的相似性程度，来判断两者的无性型与有性型的关系（Samuels et al.，1994，Leuchtmann et al.，1996；Zimand et al.，1994；Lbeck et al.，1999；Meyer et al.，1992）;从肉座菌属的子囊孢子开始培养，虽然形成了类似木霉菌的菌落，但很多菌株难以鉴定到木霉属内的种（Dodd et al.，2002）。
Hypocrea 于1825年由Elias Fries首先描述，其描述基础是产生透明子囊孢子的Sphaeria rufa Pers.：Fr.。现在，该属的模式种位Hypocrea rufa (Pers. ：Fr.)Fr.。Hypocrea 的主要特征是子囊壳包埋在肉质的子座中，子座由拟薄壁组织或者高度紧密排列的菌丝组成。Hypocrea 发育早期具有8个具有1个分隔的子囊孢子，然后在隔膜处两个细胞相互脱离，产生16个分子囊孢子。虽然从隔膜处发生断裂现象是该属的显著特点之一，但是其他属的真菌例如Aphysiostroma、Arachnocrea、Dialhypocrea、Podostroma、Protocrea、Pseudohypocrea以及Sporophagomyces，也具有断裂产生的子囊孢子(Rossman et al.，1999)。新近的DNA序列研究表明，Podostroma以及Protocrea与Hypocrea同系。Podostroma包括的种类具有直立的子座柄。一些研究发现Podostroma与Hypocrea之间具有相似性，其主要差别在于前者的子座具有柄(Boedijn，1934；Doi，1966；Rossman et al.，1999)。Podostroma其他方面的特点，例如子座组织，子囊壳以及无性型的形态，还有生态特点等，与Hypocrea没有明显区别。Aphysiostroma、Arachnocrea、Dialhypocrea、Pseudohypocrea以及Sporophagomyces等，与Hypocrea相似，都具有断裂的子囊孢子，有性型和无性型的形态也较独特，其中最为显著的现象是，Arachnocrea，Pseudohypocrea，和Sporophagomyces的子囊孢子为双锥形。Arachnocrea和Sporophagomyces则为真菌寄生类型。最近的分子系统发育研究表明，Aphysiostroma和Arachnocrea位于Hypocreas. str.的基部(Põldmaa et al.，1999，Zhang & Blackwell，2002)。Hypocrea pallida Ellis & Everh是广义Aphyllophorales类群的寄生物，由于具有2个细胞的子囊孢子，以及子囊壳包埋在假子座或菌丝层中，从而被置于Hypocrea属。但是，H. pallida的无性型为粘帚霉类型，与G. penicillioides Corda相似，后者为Gliocladium的模式种，也与Sphaerostilbella aureonitens (Tul.)Seifert et al.相似。分子研究表明，相对于Hypocrea来说，H. pallida与Hypomyces以及Sphaerostilbella的关系更加密切(Põldmaa et al.，1999)。
子囊孢子的颜色也用来描述Hypocreales科内属的特征，其中Creopus Link和Chromocrea Seaver两个属，由于具有绿色的子囊孢子而独立于Hypocrea。在1791年，将Sphaeria gelatinosa Tode描述为H. gelatinosa (Tode：Fr.)Fr. Link (1833)，该种具有绿色的子囊孢子，曾经被Fries (1849)放在Hypocrea属内，Tode的依据是他自己关于S. gelatinosa上Creopus属的描述。虽然Link没有明确指出Creopus的独立基于其绿色的子囊孢子，但是后来放在该属里面的种类都具有这一特征。Creopus属共有4个种，即Cr. gelatinosus (Tode：Fr.) Link 1833、Cr. palmicola (Berk. & Cooke) Boedjin 1951、Cr. spinulosus (Fuckel) Moravec 1956和Cr. velenovskyi Z. Moravec 1956。后来，Seaver (1910)建议用Chromocrea来包括具有绿色子囊孢子的Hypocrea种类，他指定C. gelatinosa为模式种，因此Chromocrea就成为Creopus后来的一个同模标本的同物异名。该属具有8个种，即Ch. aureoviridis(Plowr. & Cooke ) Petch 1938，Ch. Ceramica (Ellis & Everh.) Seaver 1910，Ch. cupularis (Fr.) Petch 1938，Ch. gelatinosa(Tode：Fr.)Seaver 1910，Ch. marathwadi Tilak & Gaikwad 1978，Ch. Nigricans Imai 1935，Ch. Spinulosa (Fuckel) Petch 1950和Ch. Substipitata Seaver 1910。Sarawakus 是唯一的另外一个具有绿色子囊孢子，形态上类似于Hypocrea的属。在Hypocreales中，除了Hypocrea外，只有Viridispora Samuels & Rossman (Nectriaceae)的成员以及Neonectria的一些成员具有绿色的子囊孢子。有关Hypocrea的第一个“现代化”技术处理结果，是Dingley (1952，1957)发表的，她描述了子座的解剖学，也进行了人工培养观察，并将种与其无性型相互对接关联。在新西兰，描述了Hypocrea的许多新种及其无性型(Dingley，1952、1957)。Dingley将所有Hypocrea的无性型鉴定为典型的T. viride Pers. ：Fr.，虽然在其图片中可以见到彼此之间具有明显的不同。在Webster (1964)，Webster & Rifai (1968)以及Rifai & Webster (1966a，b)工作的基础上，Rifai (1969)发表了有关Trichoderma的重新检查后的分类结果，在木霉的分类研究工作中，这是十分重要的里程碑式研究成果，他将木霉分为了9个集合种‘aggregate species’。此后，Doi在日本出版了Hypocrea及其相关种类的专论(Doi，1969、1972)，这是迄今为止有关Hypocrea研究的最大型的研究工作。在该专论中，Hypocrea的种类都有描述和图示。Doi及其同事基于在日本、新几内亚和南美洲收集的标本，描述了许多Hypocrea的新种以及他们的无性型。(Doi，1966、1968、1969、1971、1972、1973、1975、1976、1978；Doi & Doi，1980；Doi & Yamatoya，1989)。
以子座的解剖学特点为主要依据，参考无性型以及子囊孢子的着色情况，Doi建议了一个Hypocrea的属下分类系统。依据有性型的特点，Doi描述了两个亚属，即H.subg. Heterocrea和H.subg. Hypocrea。在H.subg. Hypocrea中，又定义了两个组，即H. sect. Homalocrea和H.sect. Hypocrea。Doi (1972)又确立了亚组H. subsect. Creopus，属于亚属H.sect. Hypocrea，并把大多数Hypocrea具有绿色子囊孢子的种包括在其中。在这个亚组中，他又将种区别为3个“人工组”，即Aureoviridis、Cornea和Gelatinosa，其分组依据是子座类型和分生孢子梗的分枝类型。Aureoviridis组的种类，其子座脆而易碎，表面一般没有突出物，无性型为木霉（Trichoderma）或者厚基孢（Pachybasium）类型(Bissett，1991a、b)。Cornea组的特征是其子座为革质，无性型为近似轮枝菌（Verticillium）类型。Gelatinosa组的特点是子座脆而且易碎，一般具有表面突出物，无性型为Gliocladium类型。近期的传统和分子研究结果显示，具有Trichoderma、Pachybasium、Gliocladium或者Verticillium类型的无性型的Hypocrea种类，并非单系组群(Kindermann et al.，1998；Kullnig-Gradinger et al.，2002)。有性型表型类型的进化趋同现象十分明显，因此，系统发育研究不支持Doi有关Hypocrea的属下分类系统(Chaverri et al.，2000；Kullnig-Gradinger et al.，2002；Lieckfeldt et al.，1998a)。
大多数Hypocrea种类是在19世纪和20世纪早期描述的，当时所依据的标本大多来自旅行家、传教士、病理学家或者其他野外工作者，标本一般送给相关专家进行鉴定描述，例如英国的M.J. Berkeley、德国的P. Hennings和美国的J.B. Ellis等专家。这种现象是由当时的时代特点所决定的，描述的新种一般发表于包含了大量不同真菌的大型著作中，而且这些描述都没有匹配图示，只有简单的描述性文字以及有关基物的注解。比较规范的描述包括了子囊孢子的测量结果，但都没有将无性型与标本相关联的记载，或者对子座解剖学的详细描述。Dingley首先在系统学研究中使用了有性型解剖学特点，Doi后来也采用了这些特征，这比以前的简单化描述前进了一大步。总而言之，有性型是子囊菌分类系统所依据的基础，而且是全型（即有性型+无性型）中的名称的载体部分（International Code of Botanical Nomenclature，条款59）。但是，随着子囊菌中有性型与无性型关联研究资料的丰富（包括肉座菌与木霉），以及肉座菌系统发育研究中分子技术的引入，越来越多的研究结果显示，肉座菌的子座具有高度的保守结构，在种水平上的分类中用处不大，不能作为细致的分类与鉴定依据。例如，Samuels et al. (1998)在其有关Hypocrea schweinitzitIoSEkXi (Fr.)Sacc. 集合体的专论中，表明H. schweinitzii的广义有性型之间几乎无法区别。种类之间虽然差别明显可见，但这些差别是在无性型、生长特性以及DNA序列方面，而不是在有性型的形态方面。在包括相近种类研究的例子中，不同种类之间的显著区别在木霉无性型阶段明显可见，但在有性型形态和解剖学特征方面就不那么明显。
总结最近的研究结果，得出如表4-1所示的木霉-肉座菌各种类之间的对应关系，它们在进化枝中的位置也一并列出（Druzhinina & Kubicek，2005）。可以看出，许多木霉种类尚未发现所对应的有性型，而有的有性型，也没有对应的木霉种类。肉座菌的无性型除了木霉类型的分生孢子梗之外，还有Cephalosporium、Verticillium、Gliocladium和Pachybasium的分生孢子梗类型。

如上所述，木霉菌株可用于表达生产纤维素酶类、疏水蛋白等，它的活细胞俨然是现代工业发酵生产线上不可缺少的“生物机器”，还可以作为生物反应器生产异源蛋白（Adrio et al.，2003）。

包含木霉在内的丝状真菌表达系统是近年来新兴的用于外源基因表达的体系，它可以克服在原核表达系统中无法进行特定翻译后修饰的缺陷，而且比酿酒酵母具有更高的分泌外源蛋白的能力，所以成为生产具有生物活性的真核生物蛋白的重要体系。我们可以通过增加基因拷贝数或对酶分子的结构进行改造来增加突变效率，而可以得到高产的工业菌株。

木霉的转化系统与其他真菌转化系统相似，多为使用细菌来源的质粒构建的载体，在聚乙二醇（PEG）、山梨醇和氯化钙作用下把目的基因或DNA片段引入受体原生质体，经过再生和选择获得转化子。1998年，De Groot等首次利用ATMT法对6种丝状真菌（包括T.reesei）进行了转化，并获得了成功。

最早作为生物反应器生产异源蛋白的木霉是T.reese，20年前它用来表达犊牛凝乳酶（Uusitalo et al.，1991），随后用来表达免疫活性抗体片段（Nyyssonen et al.，1993）。

T.reesei是纤维素酶、半纤维素酶的主要工业生产菌株，该菌无毒无害，具有强大的蛋白分泌能力，某些突变株的外分泌蛋白量可达100g/L，并且具有与高等哺乳动物相似的糖基化系统，因此是一种非常理想的重组蛋白表达宿主，受到国际著名酶制剂公司（如Genencor、Novozymes等）的高度重视，并成功应用于多种酶制剂表达和生产。

T.reesei中纤维二糖水解酶 CBH1 由单拷贝基因编码，其分泌量占外分泌蛋白的64%～80%，因此，CBH1的启动子通常被用作强启动子表达异源蛋白。Joutsjoki于1993年构建了两种载体，一种含有Hormoconis resinae葡萄糖淀粉酶P的基因（gamP），另一种含有相应的 cDNA，都在 T.reesei的 cbh1 启动子控制下表达，这些载体经转化后置换T.reesei的cbh1基因。在这两种载体中，cbh1启动子都精确地连接到gamP蛋白质编码区上游，指导T.reesei分泌出有活力的葡萄糖淀粉酶P（GAMP）。研究结果表明，含有gamP cD-NA的最优转化体能分泌大约700mg/L有活力的GAMP，是在H.resinae中产量的20倍。

董欣睿等（2012）利用cbh1强启动子成功异源表达了来源于糙皮侧耳（P.ostreatus）的漆酶基因，结果表明通过摇瓶发酵得到的粗酶液的酶活为237.134IU/mL，是目前国内外文献报道最高的，其发酵周期为144 h，酶活较其出发菌P.ostreatus提高了近30倍，且远高于真菌漆酶在黑曲霉（Aspergillus niger）、构巢曲霉（Aspergillus nidulans）和米曲霉（Aspergillus oryzae）中异源表达的最高表达量。

汪天虹等（2003）采用PCR技术获得了T.reesei的cbh1的启动子和终止子序列，并以大肠杆菌质粒 pUC19 为骨架，在该启动子和终止子序列间加入多克隆位点，构建了T.reesei强表达整合型载体pTRIL，为以T.rseesei作为宿主菌生产真核生物同源或异源蛋白提供了条件。在此基础上的深入研究，很有希望将T.reesei表达系统发展成为一种新型真核生物表达系统用以大量表达人类所需的各种蛋白质，为真核基因产物的生产提供又一条可选择的途径。

利用丝状真菌作为宿主菌生产重组蛋白时，降低宿主的主要蛋白酶产量可以减少对外源蛋白的降解，最终提高外源目的蛋白的得率。实践表明，用传统的诱变方法或基因敲除的方法，使主要蛋白酶基因失活是避免重组蛋白降解的主要手段。Mattern等（1992）用所得到的Apergillus niger蛋白酶缺失突变株作为宿主表达胞http://www.rixia.cc外异源蛋白酶，使突变株外源蛋白分泌量有大幅度提高。汪天虹等（2004）将解除了葡萄糖阻遏的纤维素酶高产菌株T.reesei Rut C30通过化学诱变的方法得到了蛋白酶部分缺陷突变株T.reesei Rut C30M3，突变菌株Rut C30M3的胞外蛋白酶活力比亲本株降低约74%，但生长特性、产纤维素酶活力等性状与亲本相同，有利于将其作为强表达体系中的宿主菌提高外源蛋白的产量，用于大量生产同源与异源蛋白。

结语

木霉（Trichoderma spp.）是一类具有很大应用生产潜力的真菌，木霉属真菌的生物降解及生物转化功能与分泌纤维素酶、葡聚糖酶、几丁质酶、脂肪酶、木聚糖酶等酶的能力相关。己知多种木霉，如T.harzianum，T.aureoviride，T.atroviride，T.koningi，T.longibrachiatum，T.viride，T.pseudokoningii，T.hamatum 及 T.reesei等均能产生多种酶系；而且研究发现木霉在厌氧条件下可以直接将纤维素或糖发酵成酒精，其菌丝中含有大量的油脂颗粒，在生物能源方面显示出巨大的应用前景；木霉能够用来生产纳米级的金属颗粒；木霉分泌蛋白的能力强，是良好的异源蛋白生物反应器等。总之，木霉与工业生物制造有千丝万缕的联系，是重要的工业生物种类之一。

目前，木霉最为广泛的应用是生物防治，大量的实验证明对土传病菌有良好抑菌效果，并已制成生物制剂投放市场。没有资料表明木霉是人类的病原体，Hjortkjaer等（1986）用老鼠、豚鼠和兔子进行T.reesei致病性研究，得到的数据表明T.reesei并不具有致病性；Nevalainen等（1994）表明T.reesei不仅是安全的酶制剂生产菌株，而且作为异源蛋白表达宿主菌也是安全的；夏润玺等（2012）利用家蚕作为研究对象，研究了T.viride作为生防菌的毒性，结果表明，木霉菌T23对家蚕生长发育、生命力及茧质等均无显著影响。以上安全性试验为木霉在实际生产中的应用奠定了基础。

随着科学家对木霉基因组数据的分析，对各种外泌蛋白等合成过程所涉及的基因及其调控因子的调控模式进行探索，必将推动木霉在生物制造领域的更广泛应用。

虽然木霉作用的靶标微生物多为真菌，但由于木霉的竞争能力较强，且其产生的某些次级代谢产物往往也具有抗细菌活性，早在1978年研究者就发现木霉抗菌肽（Peptaibols）能够强烈抑制革兰氏阳性菌的生长（Fuji et al.，1978）。木霉对细菌的抑菌作用主要是通过分泌各种抗菌肽实现的。木霉是抗菌肽的主要产生菌株，已经发现的317种抗菌肽中有 190种来源于木霉菌株，例如 T.viride，T.atroviride，T.harzianum，T.koningii，T.pseudokoningii，T.longibrachiatum，T.reesei，T.saturnisporum，T.polysporum 均能产生Peptaibols（宋晓妍等，2011）。木霉抗菌肽产生菌株主要来源于土壤环境，近年来，从海洋和植物内共生环境中也筛选到产抗菌肽的木霉菌株（Ruiz et al.，2007；Maddau et al.，2009；Ren et al.，2009）。木霉抗菌肽主要对革兰氏阳性细菌具有抑菌效果，目前报道最多的是对金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）的抑制作用（Rebuffat et al.，1993；Rebuffat et al.，1995；Augeven-Bour et al.，1997；Jaworski et al.，1999），另外，它还能抑制枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）（Rebuffat et al.，2000；Berg et al.，2003）、藤黄微球菌（Micrococcus luteus）（Fuji et al.，1978；Rebuffat et al.，2000）、粪链球菌（Streptococcus faecalis）（Rebuffat et al.，2000）、嗜热链球菌（S.thermophilus）（Brckner et al.，1983）、黄色微球菌（Micrococcus flavus）（Fuji et al.，1978）等革兰氏阳性菌的生长。目前已报道的抗菌肽能够抑制的革兰氏阴性菌只有支气管败血性布氏杆菌（Brucella bronchiseptica）（Berg et al.，2003），另外，抗菌肽对放线菌属的草分枝杆菌（Mycobacterium phlei）的抑制作用也有相关的报道（Hou et al.，1972）。抗菌肽的抑菌谱及抑菌活性与其肽链的组成和长度等有关（Szekeres et al.，2005；解树涛等，2006）。

木霉是一种非常优秀的植物生防有益菌，除了对植物病原真菌具有拮抗作用外，其对施用环境的细菌群落也会产生影响。同时，施用环境的土著细菌可能对木霉产生一定影响。研究木霉与土著微生物的互作是评估木霉生防菌生态风险的有效手段。燕嗣皇等（2005）将哈茨木霉生防菌引进辣椒根际，分析其对根际微生物区系和种群数量的影响，以及不同类型根际微生物与木霉的互作。发现木霉对数量占绝对优势的细菌和放线菌的种群数量和区系影响不大，而根际优势细菌对木霉产孢具有较强的促进作用；而较多的根际放线菌对木霉菌有较强的抑制作用。尹丹韩等（2012）考察了引入哈茨木霉T4后黄瓜根围土壤细菌群落变化。研究发现，在引入哈茨木霉T4的14～56d内，木霉对根围土壤细菌群落产生显著影响，并持续一段的时间，随后逐渐减弱。表现为对蓝细菌、-变形细菌、葡萄球菌、伯克氏菌、沙雷氏菌、酸杆菌和一些不可培养细菌的有效抑制作用，对芽孢杆菌、土壤杆菌、芽单胞菌具有明显的促进作用。但到70 d时，检测不到木霉对细菌群落的影响。陈建爱等（2011）、邱登林等（2011）研究了在土壤中施用黄绿木霉T1010对樱桃番茄根际微生物群落的影响。结果表明，施用黄绿木霉T1010使不同生长期的樱桃番茄根际细菌数量都有不同程度的提高，并且黄绿木霉T1010还能促进土壤中放线菌和固氮菌的繁殖。梁志怀等（2009）利用PARD和ISSR标记检测手段，分析哈茨木霉肽类代谢物对豇豆土著根瘤菌遗传性状的影响，发现土著根瘤菌经木霉肽类代谢产物处理后，与初始菌株相比，表现出一定程度的遗传分化和遗传差异性。朱双杰等（2008）研究哈茨木霉T23与3种土壤有益细菌的相互作用对白菜生长的影响。土壤中施加了放线菌、光合细菌及乳酸杆菌后均能促进植物的生长；单独施加哈茨木霉T23对白菜生长无促进作用；但是当分别将哈茨木霉T23和3种供试细菌共同处理后，对白菜的促生效果均比单独使用各供试细菌的效果明显。这说明哈茨木霉T23和各供试细菌之间存在着相互作用，这种相互作用有利于白菜的生长。另外，Siddiqui等（2004）利用哈茨木霉与荧光假单胞菌协同作用防治根结线虫病，取得了良好的效果。哈茨木霉与荧光假单胞菌协同作用在生物防治中还有其他类似的应用（Bin et al.，1991；Dandurand et al.，1993）。木霉还能够与伯克氏菌（Burkholderia）协同作用来防治植物线虫病（Meyer et al.，2000；Meyer et al.，2001；Ezziyyani et al.，2009）。就目前的研究状况来看，木霉菌对土壤中的细菌群落都是有益影响，这也进一步证实了木霉生防菌在改良土壤生态环境方面的优势。

木霉中核苷酸代谢的研究早就有进行，Galun等（1966）研究发现，绿色木霉（T.viride）产孢受光脉冲诱导，在光诱导之前，将木霉菌株用5-氟尿嘧啶处理5 h，然后洗去5-氟尿嘧啶，木霉产孢被抑制。这种化合物也掺入尿嘧啶-C（14）进入RNA的合成。5-氟尿嘧啶的效果可以被尿嘧啶抵消，但不能由胸苷嘧啶抵消，说明5-氟尿嘧啶影响核糖核酸而不是脱氧核糖核酸的形成。为了阐明属于T2系列核糖核酸酶（非特异性并优先作用于腺苷酸的核糖核酸酶）的结构与功能的关系，该家族的一个RNA酶（核糖核酸酶TRV）被从绿色木霉（T.viride）纯化，这一酶在凝胶电泳中显示三条相邻片段。编码乳清苷-5-磷酸脱羧酶的基因（pyr4＝ura5）和编码乳清苷-5-磷酸焦磷酸化酶的基因（ura3）已经从里氏木霉（T.reesei）（Berges et al.，1990；Gruber et al.，1990b；Bergs et al.，1991；Smith et al.，1991）和哈茨木霉（T.harzianum）中（Heidenreich et al.，1994）克隆得到并对其进行了特性研究。有趣的是，木霉和其他核菌类的编码蛋白与其他真菌的高度同源，但里面插有未知功能的100个氨基酸残基。使用三种底物鸟苷2′，3′-cyclophosphates（GPN）、二核苷磷酸盐和合成的多聚核糖核苷酸进行了四种脒-特定的核糖核酸酶TI，PBL，THL和Sa的酶动力学参数研究，发现尽管有这些核糖核酸酶的一级结构，包括活性位点的氨基酸残基存在差异，动力学参数类似（Yakovlev et al.，1992）。至于核苷酸的生物合成，有关尿苷的合成途径研究在基因水平上比较详细，原因是相应的突变体易于进行DNA转化。尿苷合成突变体由Gruber等（1990a）和Manczinger等（1995）获得并进行了描述。Lakatos等（1999）通过放射性标记对绿色木霉（T.viride）菌丝体中尿嘧啶的运输进行了研究。它被认为具有时间和浓度依赖性，浓度依赖性是双向的，包括从饱和部分运输和从具有高浓度尿嘧啶和弱饱和底物部分运输。运输还与PH环境、温度有关，受抑制剂3，3′，4′，5-tetrachlorosalicylanilide（TCS）抑制运输。抑制剂的抑制作用是因为耗散的驱动力，而不是通过直接与底物结合位点的竞争。

木霉的有性阶段一般发现为肉座菌属（Hypocrea）。Hypocrea于1825年由Elias Fries首先描述，其描述基础是产生透明子囊孢子的Sphaeria rufa Pers.：Fr.。现在，该属的模式种为H.rufa（Per.：Fr.）Fr.，主要特征是子囊壳埋在肉质的子座中，子座由拟薄壁组织或者高度紧密排列的菌丝组成。Hypocrea发育早期包括8个具有1个分隔的子囊孢子，然后在隔膜处两个细胞相互脱离，产生16个分子囊孢子。

Tulasne于1860年即提出了肉座菌与木霉属的关系，之后Brefeld于1891年也证实了绿色木霉（T.viride）是红棕肉座菌（H.rufa）的无性阶段。Bisby（1939）报道H.rufa和胶质肉座菌（H.gelatinosa）具有无法区别的木霉型分生孢子梗。从目前的研究资料来看，多数木霉种类的有性阶段属于肉座菌属真菌，由于木霉菌的分生孢子在人工培养条件下很难形成有性阶段的子实体，木霉菌研究专家运用包括等位酶技术、RAPD、UP-PCR、DNA指纹和序列分析技术在内的分子生物学方法，通过比较木霉菌与其有性型真菌（主要是肉座菌属）DNA 序列的相似性程度，来判断两者的无性型与有性型的关系（Samuel et al.，1994；Zimand et al.，1994；Lbeck et al.，1999）。经过反复验证发现（刘培贵等，2000），Hypocrea的无性阶段多数属于半知菌类（门）的Trichoderma（木霉），Cephalosporium（头孢霉属），Verticillium（轮枝霉属），Gliocladium（粘帚霉属），Pachybasium（厚底霉属）无性型。

Samuels（2006）利用分子技术和表型观察方法对88个分类单元重新进行了界定。在这88个分类单元中，14个无性型-有性型关系得到确认，被称为全型，49个被描述为Hypocrea的种类，其余25个被描述为Trichoderma的种类。后面的两种情况，其中之一的形态（无型/有型）在自然界尚未被发现。对这88个种类的系统发育研究表明，Tri-choderma和Hypocrea形成了一个全型属。随后构建的系统发育树（图1.7），显示了木霉属与肉座菌属间的系统发育关系（Samuels，2006）。

图1.7 依据RPB2和EF-1a资料运用邻接法构建的系统发育树

注：分枝处数字表示基于1000重复的自举值（bootstrap value）

（Samuels，2006）

截至目前，作为Hypocrea报道的种类一共有300余个，其中154个与木霉种类有关。全型（Trichoderma/Hypocrea）种类145个，纯Hypocrea种类9个。另有57个Trichoderma种类迄今未被发现有性型。