食用菌由營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)變的機理研究*

張玉金 張靜朝 李榮春**

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食用菌由營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)變的機理研究*

張玉金1，2張靜朝2李榮春2**

(1.遵義醫(yī)學院藥學院，貴州 遵義 563003；2.云南農(nóng)業(yè)大學食用菌研究所，云南 昆明 650201)

通過設計不同料袋長度的菌包栽培姬菇，研究袋長與食用菌營養(yǎng)生長期的關系，結(jié)合營養(yǎng)枯竭學說對食用菌由營養(yǎng)生長進入生殖生長的實驗現(xiàn)象進行分析。結(jié)果表明：在一定范圍內(nèi)，料袋長度與其整體枯竭速率具有負相關性,與菌絲體營養(yǎng)生長期具有正相關性,培養(yǎng)料營養(yǎng)的局部枯竭也會促成該區(qū)域菌絲體由營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)入生殖生長。

食用菌；營養(yǎng)生長期；營養(yǎng)枯竭；袋長

早在1899年，Klebs便開始了培養(yǎng)基營養(yǎng)狀況對真菌由營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)化的條件研究。在Klebs培養(yǎng)混生水霉（）的實驗中，通過定期更換培養(yǎng)基，使得混生水霉始終處于營養(yǎng)豐富的環(huán)境下，在此期間混生水霉始終處于營養(yǎng)生長階段。兩年半后，當混生水霉被轉(zhuǎn)移到缺乏營養(yǎng)的水中培養(yǎng)時，幾天內(nèi)便產(chǎn)生游動孢子，混生水霉由營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)化。據(jù)此認為：適合繁殖的培養(yǎng)基一般營養(yǎng)貧乏；反之，高營養(yǎng)水平會抑制生殖生長，這就是營養(yǎng)枯竭學說（Klebs’s concept）[1]。Hawker指出，此類真菌的生殖生長不一定是在培養(yǎng)基營養(yǎng)徹底枯竭的情況下發(fā)生[2]。在他的實驗中，將營養(yǎng)生長階段的菌絲體轉(zhuǎn)移到稀釋后的培養(yǎng)基中，也誘發(fā)了菌絲體由營養(yǎng)生長向生殖生長的轉(zhuǎn)化。真菌在不易獲得營養(yǎng)物質(zhì)的情況下，通過改變生存策略，以有性生殖的方式，產(chǎn)生可隨氣流遠距離傳播的有性孢子，實現(xiàn)其生存與發(fā)展。

大型真菌是生態(tài)系統(tǒng)有機物質(zhì)的主要分解者之一，在森林生態(tài)系統(tǒng)、草地生態(tài)系統(tǒng)中扮演了十分重要的角色，且具有較高的經(jīng)濟價值。生產(chǎn)大型真菌（食用菌）常采用袋料栽培的方法。根據(jù)生產(chǎn)實踐中獲得的小菌袋早出菇、多點接種早出菇的經(jīng)驗，我們設計了不同長度的菌袋栽培姬菇，以此驗證經(jīng)驗的可靠性；其次利用營養(yǎng)枯竭學說對袋長與營養(yǎng)生長期的關系進行分析；最終闡明營養(yǎng)因子與食用菌營養(yǎng)生長期的關系。

1 材料與方法

1.1 實驗材料 菌種：姬菇（）。培養(yǎng)料配方：棉籽殼80%、麩皮18%、石膏粉1%、蔗糖1%。栽培容器：直徑5.5 cm的玻璃管。

1.2 方 法

（1）玻璃管的制備。玻璃管來自廢棄的太陽能集熱管。按實驗設計要求，用角磨機將玻璃管截成段。截好的玻璃管用以盛放培養(yǎng)料。玻璃管截斷長度分別為：4 cm、6 cm、8 cm、10 cm、13 cm、17 cm、22 cm、28 cm，每長度9個重復。

（2）培養(yǎng)料的制備。將棉籽殼置于水中浸泡4 h。將石膏粉、蔗糖置于容器中，加適量水攪拌均勻，再倒入麩皮中拌勻，加水調(diào)節(jié)使麩皮濕潤。最后將麩皮均勻撒入浸泡后瀝干的棉籽殼中，拌勻備用。

（3）裝料。為了使玻璃管內(nèi)氧氣壓均勻，特采用部分裝料法，即：裝料時在玻璃管中插入2塊寬4.5 cm的塑料直尺，直尺貼緊玻璃管內(nèi)壁并相對而放。用直尺將玻璃管分隔為大小不同的3部分，培養(yǎng)料便裝入兩直尺與部分管壁構(gòu)成的空間，管內(nèi)兩側(cè)空間用于維持培養(yǎng)料中均一的氧氣壓。培養(yǎng)料裝好后，取出直尺，用一塊紗布覆蓋一端管口，并在紗布上覆蓋塑料膜密封，另一端管口僅覆蓋塑料膜。

（4）滅菌、接種、培養(yǎng)。常規(guī)高壓滅菌，冷卻至室溫接種。單側(cè)接種，菌種接于紗布層與塑料膜之間，菌種完全覆蓋管口。待菌絲穿過紗布層向培養(yǎng)料吃料后，將紗布及其上的菌種從管口取出，仍保留塑料膜繼續(xù)密封管口。室內(nèi)避光培養(yǎng)，待菌絲體長至4 cm時（為最短處理菌絲滿袋），用手術(shù)刀在接種端中心位置以“人”字形劃破塑料膜，轉(zhuǎn)移至適于出菇的環(huán)境中（提高空氣濕度），誘導菌絲體從劃破的塑料膜端形成子實體。

（5）數(shù)據(jù)記錄。記錄各處理原基發(fā)生時所經(jīng)歷的培養(yǎng)天數(shù)（營養(yǎng)生長期）及此時的菌絲體蔓延長度。

2 結(jié)果與分析

不同培養(yǎng)料長度處理均能形成子實體，但形成時間有差異（圖1）。圖1展示了不同袋長的處理同時接種姬菇菌種后第30天的出菇情況：袋長4 cm的，子實體開始腐爛；6 cm的，子實體過熟；8 cm、10 cm、13 cm的，子實體生長旺盛；17 cm、22cm的，子實體才分化形成；28cm的，才形成原基。4 cm的最先完成營養(yǎng)生長，最早實現(xiàn)由營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)化；而22 cm、28 cm處理，菌絲體長至17.5 cm時，管口才開始形成原基，菌絲體由營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)向生殖生長。表明營養(yǎng)生長期與培養(yǎng)料長度在一定范圍內(nèi)具有正相關性（表1）。

圖1 接種后不同長度袋的出菇情況

表1 不同培養(yǎng)料長度與營養(yǎng)生長期的關系

*為重復中營養(yǎng)生長期最短的數(shù)據(jù)。

3 討 論

3.1 營養(yǎng)枯竭學說在食用菌栽培中是否成立 長度為4cm的處理在接種后第18天由營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)化，6 cm、8 cm、10 cm、13 cm、17 cm，各處理營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)化時間的延后分別間隔1～2天；22 cm、28 cm兩處理最后完成營養(yǎng)生長，且菌絲體尚未完全占據(jù)培養(yǎng)基。根據(jù)營養(yǎng)枯竭學說，菌絲體耗盡或部分耗盡培養(yǎng)基營養(yǎng)后，便由營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)化，按此推導，長度為4 cm的處理所容納的培養(yǎng)基最少，接種后的培養(yǎng)料營養(yǎng)最先枯竭，應最早形成原基，這與本實驗結(jié)果相符；4～17 cm的處理均能采用相同原理進行解釋。而22 cm、28 cm處理，菌絲體未滿袋便由營養(yǎng)生長進入生殖生長，并不符合營養(yǎng)枯竭學說。對此現(xiàn)象，筆者認為Klebs的實驗所采用的培養(yǎng)基為液態(tài)，培養(yǎng)液之間具有流動性，培養(yǎng)液營養(yǎng)分布均勻，而本實驗采用的是固體培養(yǎng)基，難以進行營養(yǎng)轉(zhuǎn)移，由此造成局部培養(yǎng)料的營養(yǎng)枯竭。可見營養(yǎng)枯竭學說同樣適用于食用菌栽培領域。

3.2 培養(yǎng)料短其營養(yǎng)生長期短的緣由 菌絲越多、培養(yǎng)料越少就越容易進入營養(yǎng)枯竭。在接種之初，每個處理的菌絲體從培養(yǎng)料中分解吸收營養(yǎng)的速率相同。因此，被菌絲體占據(jù)的培養(yǎng)料中營養(yǎng)枯竭速率也相同。隨著菌絲的蔓延，4 cm長度的培養(yǎng)料最早被菌絲體完全占據(jù)，此后該處理中培養(yǎng)料營養(yǎng)被袋長限定，菌絲體生物量的增長逐漸受到限制。而對于尚未滿袋的6 cm處理來說，菌絲體仍有尚未侵占的培養(yǎng)料，培養(yǎng)料營養(yǎng)并未受到限制，菌絲生物量的增長以原有速率進行，由此造成短袋、長袋之間營養(yǎng)枯竭速率的差異。換言之，未被菌絲占據(jù)的培養(yǎng)料將延緩被菌絲體占據(jù)培養(yǎng)料的總體營養(yǎng)枯竭速率，造成長袋晚出菇的現(xiàn)象。

3.3 菌絲體感受培養(yǎng)料營養(yǎng)枯竭的特性討論 對于某一特定區(qū)域的培養(yǎng)料，其真實營養(yǎng)枯竭程度與該區(qū)域菌絲體的感受程度可能并不相同，這種差異受該區(qū)域附近的菌絲體影響。生長端菌絲體往往處在營養(yǎng)非枯竭的培養(yǎng)基中，可能會在該區(qū)域形成大量的同化產(chǎn)物。此同化產(chǎn)物將被運輸?shù)浇臃N端菌絲體中，遲鈍了接種端菌絲體對其培養(yǎng)料營養(yǎng)枯竭的敏感性，從而延遲其進入生殖生長的時間。但同化產(chǎn)物在菌絲的運輸過程中，會被途中菌絲體部分消耗，且距離越遠損耗越大，甚至無法到達接種端菌絲體；接種端菌絲體在缺少外援同化產(chǎn)物的情況下，感受到了因自身分解同化，所造成的培養(yǎng)料營養(yǎng)枯竭，而進入生殖生長。菌絲體同化產(chǎn)物在菌絲中的運輸?shù)臉O限距離是菌種的生物學特性，他造成本實驗中22 cm、28 cm處理菌絲尚未滿袋便形成原基的現(xiàn)象。這也是培養(yǎng)料營養(yǎng)局部枯竭造成菌絲體由營養(yǎng)生長向生殖生長發(fā)生的理論基礎。

3.4 影響食用菌由營養(yǎng)生長進入生殖生長的關鍵因子 通常認為菌絲體的生物量，是菌絲體由營養(yǎng)生長進入生殖生長的物質(zhì)基礎，是內(nèi)因；而環(huán)境因子是誘導菌絲體進入生殖生長的外因。Klebs的實驗結(jié)論及本文的實驗現(xiàn)象使我們認識到，菌絲體生長基質(zhì)的營養(yǎng)狀況是決定菌絲體是否進入生殖生長的關鍵因子。培養(yǎng)料營養(yǎng)狀況對菌絲體進入生殖生長的影響力遠大于環(huán)境因子，環(huán)境因子對菌絲體生殖生長的誘導以菌絲體生物量和培養(yǎng)料的營養(yǎng)枯竭為基礎。對于袋料栽培食用菌來說，菌袋尺寸決定著培養(yǎng)料轉(zhuǎn)入量的多少；培養(yǎng)料碳氮比影響著培養(yǎng)料的營養(yǎng)水平；顆粒度則影響著菌絲體入侵培養(yǎng)料的速率；溫度、濕度、氧氣壓等因子均影響著菌絲體分解同化的效率，影響著培養(yǎng)料營養(yǎng)枯竭的時間，也就影響食用菌由營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)入生殖生長的時間。

4 結(jié) 語

培養(yǎng)料營養(yǎng)枯竭是導致菌絲體由營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)入生殖生長的關鍵因子，培養(yǎng)料營養(yǎng)枯竭的過程也是菌絲體生物量積累的過程，如此菌絲體便有了進入生殖生長的物質(zhì)基礎。培養(yǎng)料營養(yǎng)枯竭的速率受諸多因子影響，本文側(cè)重對諸多因子中的袋長因素進行了分析，得出短袋早出菇的結(jié)論。可用于解釋雙頭接種、或是多點接種早于單頭接種出菇的現(xiàn)象，其可以看成是各接種點需要占據(jù)的培養(yǎng)料長度被分攤，是該結(jié)論的具體應用。以營養(yǎng)枯竭學說為理論基礎，對影響營養(yǎng)枯竭速率的其他因子進行全面系統(tǒng)的研究，將有利于我們更好的認識食用菌生長發(fā)育規(guī)律，有利于促進食用菌栽培技術(shù)的發(fā)展。

[1] KlebS, G. Zur Physiologie der Fortpflanzung einiger Pilze II. Saprolegnia mixta De Bary. Jahrb. Wiss. Bot. 1899, 33:513-593.

[2] Hawker LE. 1957. The physiology of reproduction in fungi. Cambridge University Press, Cambridge.

Study on the theory of mushroom sex reproduction

Zhang Yujin1,2Zhang Jingchao2Li Rongchun2

（1.College of Pharmacy, Zunyi Medical College, 563003, Zunyi, China.; 2.Institute of Edible Fungi, Yunnan Agricultural University, 650201, Kunming, China）

Nutritional depletion is the intrinsic factor that induces mycelium from vegetative to reproductive. On the basis of nutritional depletion, we made a research on the vegetative period of edible fungi’s bag cultivation. The results show that, there was a negative correlation between bag length and nutritional depletion’s rate. At the same time, there was a positive correlation between bag length and vegetative period in a certain range, mycelium from vegetative to reproductive was also caused by partly nutritional depletion in edible fungi bag.

edible fungi; vegetative period; nutrient depletion; bag length

S646

A

2095-0934（2014）03-144-03

貴州省科技廳農(nóng)業(yè)科技攻關項目（No. 黔科合NY[2013]3029號）

，E-mail: rongchunli@126.com