張建祥
摘 ? ?要:羊肚菌是一種天然的發酵乳酸和脂肪酶制劑,具有多種保健功效,其所具備的營養價值以及美容養顏等功能在各行業中都占據重要地位。文章闡述了目前的羊肚菌種類及具體分布情況,概述了根據羊肚菌生長環境探索人工栽培技術研究的發展情況,分析了我國目前在人工栽培黃色羊肚菌技術上所存在的問題,針對存在的問題進行了栽培研究,希望為我國黃色羊肚菌人工栽培產業發展以及有效降低羊肚菌人工栽培成本等方面提供參考意見。
關鍵詞:黃色羊肚菌鑒定;人工栽培;研究進展
文章編號:1005-2690(2023)07-0097-03 ? ? ? 中國圖書分類號:S646.7 ? ? ? 文獻標志碼:B
羊肚菌(Morchellaesculenta(L.)Pers.)又名羊肚菜,是一種天然的寶貴菌,因其菌蓋形狀不規則,狀如羊頭肉,故稱羊肚菌。羊肚菌為鞍子菌科、羊肚菌屬稀有的食、藥雙用細菌,早已被收錄在李時珍的《本草綱目》中。羊肚菌是一種稀有的純天然保養品,含多種蛋白、營養元素,甚至碳水化合物都高達20多種。其味可口,口感極佳,與冬蟲夏草作用相似,且不含任何生長激素與副作用。子實體較小或者中等水平,菌蓋呈不規律環形或長環形狀,長4~6 cm,寬4~6 cm。表層產生很多凹痕,似羊頭肉狀,淡棕褐色,柄乳白色,長5~7 cm,寬2~2.5 cm,有淺縱溝,尖部稍彭大,生長發育在闊葉樹地面上及道旁,單生或群生[1]。
羊肚菌含有抑制腫瘤的多糖,富含抑菌、抗病毒治療的特異性成分,具備提高人體免疫力、緩解疲勞、抑制腫瘤等眾多功效。日本生物學家發現羊肚菌萃取液中帶有破骨細胞緩聚劑,能夠合理地抑制脂褐質的產生。羊肚菌內富含硒元素,而硒元素又是人體紅細胞氧化酶的主要構成成分,在一定程度上可以通過運送氧原子來防止惡性腫瘤的產生,甚至能提升人體的抗氧化性功能。硒的抗氧化性功能通過與致癌物質的融合能夠祛毒,有效降低甚至清除致癌物對人體帶來的傷害。
1970年,我國開始研究羊肚菌的人工栽培技術,受時代影響,早期的科研人員的研究頗為艱難。直到1992年,由朱斗錫教授所帶領的團隊在四川綿陽食用菌研究所進行的羊肚菌室外人工栽培技術才取得了實質上的應用成功。截至2016年,我國羊肚菌人工栽培面積已達到1 560 hm2,成為世界上羊肚菌人工栽培面積最大的國家。
因天然食用菌擁有豐富、純正、種類齊全且營養價值高的特點,極受消費者歡迎,因此作為富含多種營養且味道鮮美的羊肚菌逐漸受到相關廠商的重視。本研究通過深入探索黃色羊肚菌的鑒定和人工栽培技術,提出了相應的研究方向及建議[2]。
1 羊肚菌種類、分布概述
1.1 羊肚菌的種類
俗稱的羊肚菌實際上是一個屬的概念(類群的概念)。羊肚菌對應的品種名有:小頂羊肚菌、尖頂羊肚菌、粗柄羊肚菌、七妹羊肚菌、開裂羊肚菌、高羊肚菌、六妹羊肚菌和硬羊肚菌等。隨著現代科學技術的迅速發展,相關鑒定方法也得到了一定的提升,根據近年來的多基因聯合一致性系統發育分析來看,羊肚菌按照子實體的顏色大概分為3個類群,分別為黑色羊肚菌、黃色羊肚菌和紅色羊肚菌。3個大類群下又包含68個系統發育學種,前面提到的六妹羊肚菌便是按照這種鑒定特點和方法而確定并命名的,因其在黑色羊肚菌類群里排行老六,所以叫六妹羊肚菌,還有一個與其非常相像的七妹羊肚菌,就是排行老七。在我國可以實現人工栽培的羊肚菌有4種,分別為梯棱羊肚菌、六妹羊肚菌、七妹羊肚菌和羊肚菌[3]。
1.2 羊肚菌的分布
羊肚菌主要分布于亞歐及北美洲,國外則集中在法、德、美等國,印度羊肚菌則多集中在峽谷與海拔2 000 m的山區。尤其許多地方在發生山火之后的2~3年內,生長在附近的羊肚菌產量會呈直線飆升狀態,這就使得采摘者會根據當地的山火情況采集羊肚菌。然而從長遠角度來看,當火災被控制后,受土壤及采集頻率等因素影響,在同一片地區內的羊肚菌生長情況也會受到相應限制,產量也會隨著年限增加逐漸降低。我國野生羊肚菌的產地分布范圍較廣,在華北、華中、華南等地區均有出現。
2 黃色羊肚菌的鑒定
傳統的羊肚菌鑒定方法主要是觀察羊肚菌的外觀,即菌蓋與菌柄的分離情況、菌蓋形狀及顏色及向四周的伸展狀態、菌蓋表現的凹坑狀況以及子囊果的籽實層和菌柄變紅與否等特征。這種基于宏微觀形態分類直接導致的結果就是羊肚菌的物名分離,且極為混亂。核糖體DNA轉錄區間ITS序列分析技術廣泛應用于相關菌體的鑒定試驗,為不影響鑒定結果,應采取多基因譜系一致性系統發育學物種識別法。這種識別法主要是通過對試驗體進行多個基因DNA序列的分析,來確認其種類,這種方法可以使結果更科學、更準確。該技術也應用于鑒定羊肚菌的分類中,由此得出羊肚菌屬由黃色羊肚菌支系、黑色羊肚菌支系和變紅羊肚菌支系構成,在此基礎上開發了羊肚菌專屬的多基因序列數據庫,收錄了大量準確的鑒定羊肚菌分子信息。
黃色羊肚菌的鑒定可以采用經典分類學結合分子生物學方法。首先觀察子實體形態、菌絲分離后的形態,利用菌絲純化轉管及液體搖瓶進行分析,先確定其種屬關系,在確認其基本特征與羊肚菌屬相同后便可進行下一步操作;野生羊肚菌外形形似羊肚,菌蓋呈黃色有網格,菌柄呈白色中空,分離純化后的菌絲呈白色,轉管后呈黃色,搖瓶后菌絲呈圓球形淺黃色,菌絲的生長結構由一條主菌絲進行二級分叉及三級分叉,生長出新的菌絲,主菌絲粗于其他菌絲。其次通過對DNA提取、PCR擴增,將擴增到的產物利用分子水平鑒定法鑒定所屬菌株,利用PCR電泳結果及ITS序列結果進行分析確認,將目標產物測試結果在NCBI上與BLAST進行比對,可以找到與測試產物接近的菌株樣本,以此確定親緣關系,再利用相關軟件繪制系統進化樹,進而確認是否為羊肚菌屬。
經典的分類學主要是通過對試驗體的菌絲及子實體進行鑒定,同時結合其生存的地理位置和環境進行分類,這種方法簡單且易于觀察和比較,雖經常采用,但還是具有一定的局限性,如受外界環境影響,子實體的顏色、形狀會產生不同的變化,因此僅通過經典的分類學對羊肚菌進行鑒定是不夠的,可以利用經典形態學和分子生物學的方法進行雙重鑒定,確認相關菌株是否為黃色羊肚菌。
3 黃色羊肚菌人工栽培存在的問題及發展建議
3.1 黃色羊肚菌人工栽培存在的問題
1)人工栽培還未達到100%的人工可控程度。與其他人工培養食用菌(如蘑菇、石竹菇等)的方法不同,羊肚菌的人工培養在一定程度上取決于氣候條件變化,特別是田野和森林等室外培養模式,仿生栽培技術還不能達到可控程度。
2)栽培土壤營養退化問題。羊肚菌人工培養的一致性紊亂已成為一個嚴重的問題,在同一地點進行2~3次以上的持續培養,會影響羊肚菌的質量和產量。
3)病蟲害問題。隨著羊肚菌人工種植面積的增加,病蟲害造成的損失每年都在增加。其主要原因包括兩方面,一方面是生產廠家對羊肚菌的相關知識了解較少;另一方面是研究人員對人工養殖羊肚菌的病蟲害防治意識薄弱,對防治技術的研究也相對較少。
4)羊肚菌栽培的成本問題。在羊肚菌人工栽培實踐中,除了前期所需購入成本外,后續產生的生產及人工成本呈直線上升狀態。同時,羊肚菌的人工栽培過程中還會產生一些不定量的損失,如產量下降、質量不合格等問題,在一定程度影響了人工栽培羊肚菌產業的持續發展。
3.2 黃色羊肚菌人工栽培方法研究
我國目前發現的黃色羊肚菌學種達17種,但實現人工栽培的黃色羊肚菌僅粗柄羊肚菌。有學者對黃色羊肚菌鑒定及人工栽培進行研究,對1株采自湖北黃石的野生羊肚菌子實體進行鑒定及人工栽培研究,發現該野生菌株為黃色羊肚菌Mes-19。為實現對Mes-19的人工馴化,將人工馴化較為成熟的黑色系六妹羊肚菌作為對照,運用3種人工栽培方式對Mes-19進行人工栽培,即固體母種—固體原種—固體栽培種、液體母種—固體栽培種、不同液體機制菌種的栽培方式。
1)固體母種—固體原種—固體栽培種栽培。采用此種栽培方式對六妹羊肚菌與Mes-19進行人工栽培,在相同的環境及播種條件下,定期觀察菌絲萌發時間、濃密度以及孢子狀況、出菇情況,可以發現在發育過程中,黃色羊肚菌Mes-19的菌絲萌發正常,無性孢子出現正常,菌絲也有白色逐漸向黃色靠近,然而在經過催菇操作后,黃色羊肚菌Mes-19并未出菇。而此種栽培技術已在六妹羊肚菌人工栽培中取得了成果,且產量較為穩定,但對于屬黃色羊肚菌Mes-19的菌種栽培種還存在一些問題,由此可見,基于土地溫濕度、土壤酸堿度等問題并不適合黃色羊肚菌Mes-19出菇,因此需要改變栽培方式并進一步探討。
2)液體母種—固體栽培種栽培。采用液體母種—固體栽培種栽培方式的具體實施方法是先由液體母種培養,再轉接到固體栽培種上進行播種,同樣是與六妹羊肚菌進行對照,結果表明,六妹羊肚菌的菌絲萌發和無性孢子產生都比Mes-19較早且產量較多,但經過催菇,黃色羊肚菌依舊未出菇。六妹羊肚菌的液體母種—固體栽培種栽培方式雖然沒有固體母種—固體原種—固體栽培種栽培的方式發育好,但可以實施,但對Mes-19出菇來說,可能是由于液體營養相對不足,致使菌絲吸收不夠充分,無性孢子產出少,進而影響出菇,依舊需要進一步探討研究。
3)不同液體機制菌種栽培。采育不同液體機制菌種栽培的方式繼續對Mes-19進行人工栽培,并逐步篩選優質液體菌種栽培基質,如高粱、大米、青稞、小麥、玉米、黃豆粒等機制培養基。經過觀察對比發現,小麥粒機制培養基的菌絲萌發、無性孢子產出均優于其他機制培養基,并且在將羊肚菌液體機制培養基播種進入土壤后,通過觀察土里和營養袋的菌絲生長狀況發現,小麥、玉米、大米粒這3種液體機制培養基的菌絲長得最好,可以采用液體機制培養方法進一步人工栽培黃色羊肚菌。
3.3 黃色羊肚菌繼代培養交配
食用菌液體培養模式被許多大型生產公司作為菌種的生產模式,液體栽培又被稱作液體發酵。相較于固體培養模式,液體培養機制具備耗時短、周期短、簡單便捷的優勢,適用于大規模批量生產,有效降低栽培成本。然而由于我國野生黃色羊肚菌的資源較少,極大地限制黃色羊肚菌人工栽培技術發展,更是少有液體培養模式的成功案例,下面就黃色羊肚菌的繼代培養交配型鑒定及培養進行探究。
采用分子方法將所獲得的Mes-19與六妹羊肚菌進行組織分離獲得菌種,采用真菌試劑盒提取菌絲DNA,并利用ITS區段的PCR擴增技術進行引物設計,確定其反應體系與程序,初步確認六妹羊肚菌有MAT1-1-1和MAT1-2-1兩種基因型,而黃色羊肚菌Mes-19僅有MAT1-2-1基因型。進而對菌種繼代交配型進行檢測,可以通過固體、液體兩種繼代培養模式。根據固體培養模式結果顯示,六妹羊肚菌在組織分離的條件下,MAT1-1-1和MAT1-2-1交配型基因,經過13代繼代培養后,依舊沒有出現交配型丟失現象。值得注意的是,在實際應用中,不同的菌種進行轉接代數不宜過多,因為繼代過多會影響交配型基因,進而導致出菇情況不受控制。根據液體培養模式結果顯示,六妹羊肚菌在組織分離條件下,雖然在第7代時丟失MAT1-1-1型基因,但在第12代又出現了(不排除操作失誤等原因),說明該基因并未永久性消失,而MAT1-2-1交配型基因自始至終都沒有消失。在實際應用中,不同的菌種繼代次數不盡相同,其交配基因也隨之變化,轉接代數同樣不宜過多,從液體培養模式來看,六妹羊肚菌不要超過7次,避免影響出菇情況[4]。
因黃色羊肚菌Mes-19與六妹羊肚菌具有同樣的MAT1-2-1基因型,可以考慮將六妹羊肚菌與其一起進行培養,或是將MAT1-1-1型基因導入其中,通過繼代培養進行觀察,分析研究其所丟失的交配型基因。需要注意的是,轉接代數不要超過6次,以免影響出菇的真實情況,以此比較分析丟失的基因交配對子實體的影響,可以對含有同種基因交配類型(MAT1-1-1+MAT1-2-1、MAT1-1-1、MAT1-2-1)同時進行人工栽培,觀察哪種方式更易出菇。
4 結束語
羊肚菌作為一種藥食兩用的菌類蘑菇,蛋白質的含量極高,有提高免疫力的功效,為健康食品之一,受到了人們的喜愛。但受各種因素影響,我國對黃色羊肚菌人工栽培技術還不成熟。文章通過研究相關文獻,分析了羊肚菌的種類、生長環境及分布情況,利用我國人工栽培技術較為成熟的黑色羊肚菌中六妹羊肚菌栽培方式,鑒定及研究人工栽培在我國湖北黃石發現的野生羊肚菌子實體,為規范我國野生黃色羊肚菌的馴化、菌種選育及人工栽培技術提供參考。
參考文獻:
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