羊肚菌育種的策略及建議

賀國強(qiáng) 魏金康 胡曉艷

（北京市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，北京100029）

羊肚菌（Morchella）屬于子囊菌門，盤菌亞門，盤菌綱，盤菌目，羊肚菌科，是一類在亞熱帶和溫帶分布廣泛的食用菌，因其子囊果上部的菌帽部分具有蜂窩狀凹坑，形似羊肚而得名。羊肚菌味道鮮美，是較為名貴的野生食用菌。20 世紀(jì)80 年代以來，羊肚菌的室內(nèi)栽培獲得成功，并申請了專利[1-2]，隨后在21 世紀(jì)初，外援營養(yǎng)袋的成功應(yīng)用使得羊肚菌室外大田栽培獲得成功[3]，這對于羊肚菌產(chǎn)業(yè)化發(fā)展起到了重要的推動作用。我國羊肚菌栽培產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，種植面積由2012 年的200hm2，迅速增長到2022 年的16750hm2左右。然而，在羊肚菌產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的背景下，羊肚菌品種選育工作卻較為滯后，不能滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，限制著羊肚菌產(chǎn)業(yè)的健康和穩(wěn)定發(fā)展。

1 羊肚菌品種存在的問題

羊肚菌是一個屬的概念，并不是指單一的一個物種。因此，羊肚菌的品種選育首先要了解羊肚菌的分類體系。按目前分子系統(tǒng)發(fā)育學(xué)的多基因聯(lián)合分類方法標(biāo)準(zhǔn)，羊肚菌屬被分為3 個支系，即黃色羊肚菌支系（Esculenta clade）、黑色羊肚菌支系（Elata clade）（包括黑色和半開兩個類群）和變紅羊肚菌支系（Rufobrunnea clade）。目前羊肚菌能栽培出菇的有8 個種[4]：黑色類群的7 個物種（Mel-13、Mel-21、M.sextelata、M.exuberans、M.importuna、M.oweri、M.eximia），變 紅 類 群 的1 個 物 種（M.rufobrunnea），而黃色類群至今仍未有可栽培出菇的物種。在羊肚菌商業(yè)化大規(guī)模栽培中，常用到的主要是黑色類群中的3 個物種[5]，即梯棱羊肚菌（Mel-10）、六妹羊肚菌（Mel-6）、七妹羊肚菌（Mel-7）。

品種指在一定的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)條件下，經(jīng)自然或人工選擇形成的動、植物群體，其遺傳性穩(wěn)定，有較高的經(jīng)濟(jì)價值，食用菌也適用于此品種概念。目前羊肚菌品種通過登記的較少，僅有四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的川羊系列（梯棱羊肚菌：川羊1 號[6]、川羊5 號[7]；七妹羊肚菌：川羊7 號；六妹羊肚菌：川羊6號[8]、川羊9 號），中國科學(xué)院昆明植物研究所選育的昆植系列（六妹羊肚菌：昆植1 號[9]、昆植2 號），貴州省土壤肥料研究所選育的黔羊肚菌1 號[10]（六妹羊肚菌），中華全國供銷合作總社昆明食用菌研究所選育的中菌羊肚菌1 號[11]等。最近有單位著手開展羊肚菌的新品種權(quán)登記保護(hù)，如由南陽市科學(xué)院培育的羊肚菌南農(nóng)1 號已獲得農(nóng)業(yè)農(nóng)村部2023年首批授權(quán)食用菌新品種。但市場上羊肚菌品種卻“層出不窮”，名稱命名混亂，對引進(jìn)、馴化、育種不進(jìn)行區(qū)分，對物種、品種、菌株不進(jìn)行區(qū)分，亂象叢生，所謂的“品種”并不是通過正規(guī)的育種途徑獲得的。

2 羊肚菌的遺傳基礎(chǔ)

2.1羊肚菌的交配型基因交配型（MAT）基因是有性生殖的關(guān)鍵調(diào)控因子，決定真菌物種的交配策略，包括異同源性（自交不親和）、初級同源性（自親和）或次級同源性（自我親和）。子囊菌的有性生殖由單一交配位點MAT1 調(diào)控，位點上有MAT1-1或MAT1-2兩種交配型，兩者之間同源性極低，可稱為同源異構(gòu)體idiomorph。異宗配合（heterothallism）的子囊菌的單倍體核上只存在MAT1-1或MAT1-2兩種同源異構(gòu)體中的一種，因此，需要具有互補(bǔ)交配型的單孢菌株結(jié)合才能完成有性生殖。

羊肚菌屬于子囊菌。羊肚菌屬中38 個物種[4]均含有MAT1-1-1基因和MAT1-2-1基因，33 個物種含有MAT1-1-10基因（M.rufobrunnea未檢測到，M.tridentina、M.semilibera、Mel-21、M.dunalii不含有），M.sextelata、M.eximia、M.exuberans、M.importuna、Mel-14、M.eximioides、M.snyderi7 個物種含有MAT1-1-11基因。因此，交配型位點基因可以作為羊肚菌品種選育中重要的分子標(biāo)記。

2.2羊肚菌的交配系統(tǒng)交配類型是根據(jù)其識別和交配不同性細(xì)胞類型的能力，用于定義真菌個體的性身份，進(jìn)而確定生殖方式。研究表明，38 個羊肚菌屬的物種中，除M.rufobrunnea、Mel-24、Mel-27、M.steppicola4 個物種未確認(rèn)外，其余34 個物種均有異宗配合的現(xiàn)象[4，12-14]，需要2 種不同交配型基因（Mat1-1-1或Mat1-2-1）的同時存在才能完成有性生殖過程，形成可育的子實體（子囊果）。然而，在M.sextelata、M.importuna和Morchellasp.、Mes-15[4，15]中報道了假同宗結(jié)合現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)了攜帶MAT1-1和MAT1-2基因的單子囊孢子，解釋了栽培種“單孢菌株出菇”的現(xiàn)象。因此，羊肚菌屬是以異宗配合為主要生活史的真菌。

3 羊肚菌育種策略

根據(jù)目前對羊肚菌的交配系統(tǒng)和生活史的認(rèn)識，形成以下品種選育的技術(shù)路線（圖1）。其流程包括：搜集種質(zhì)資源進(jìn)行篩選，收集單孢（或多孢），進(jìn)行單孢（或多孢）雜交，經(jīng)過篩選（初篩和復(fù)篩），獲得具有優(yōu)良性狀和特性的目標(biāo)子囊果，進(jìn)行組織分離，獲得菌株，進(jìn)行生產(chǎn)中試。

圖1 羊肚菌品種選育技術(shù)路線

3.1育種材料的獲得

3.1.1組織分離目前在羊肚菌的栽培中，制種者大多采用組織分離的方法獲得栽培菌株用于生產(chǎn)中，但是羊肚菌的菌絲細(xì)胞存在多個細(xì)胞核[15]，而且羊肚菌隨著組織分離、轉(zhuǎn)代次數(shù)增加等因素，會導(dǎo)致細(xì)胞核不均等遷移，菌株中的其中1 種基因型逐漸減少或衰退[16-17]，無法完成有性生殖的過程，從而無法出菇。因此，在品種選育過程中通過組織分離獲得優(yōu)選子囊果的組織分離菌絲體必須經(jīng)過交配型基因的檢測，確保同時含有2 種交配型基因，才能用于下一步生產(chǎn)中。

3.1.2單孢分離利用自然彈射法收集羊肚菌的子囊孢子。采用梯度稀釋法或顯微操作技術(shù)分離羊肚菌單個子囊孢子。兩種方法都需要首先采用無菌水或50%的無菌甘油溶液將羊肚菌孢子制成懸浮液，然后進(jìn)行稀釋，涂布平板或挑取單孢，待18～20℃避光培養(yǎng)約36～48h 形成單菌落后及時切取菌絲生長末端的單根菌絲，轉(zhuǎn)接至新的培養(yǎng)基內(nèi)，即獲得純化的單孢菌絲。獲得的單孢菌株需要經(jīng)過交配型基因檢測以驗證挑取是否成功。

3.1.3多孢分離多孢分離是直接收集羊肚菌子囊果彈射的孢子于平板上或制備成懸浮液，稀釋到合適的濃度，再涂布到平板上，置于18～20℃室內(nèi)避光培養(yǎng)，待孢子萌發(fā)并形成絮狀菌絲體后，轉(zhuǎn)接培養(yǎng)，進(jìn)行純化。

3.2田間雜交

3.2.1單孢雜交收集的不同交配型的單孢菌株，分別制備成羊肚菌栽培種，兩兩之間進(jìn)行組配，進(jìn)行田間混合播種，進(jìn)行出菇。

3.2.2多孢雜交獲得多孢菌株直接制備成羊肚菌栽培種，然后播種，進(jìn)行出菇。

3.3篩選以原基形成能力及分化情況，子囊果性狀、產(chǎn)量、抗病性等為指標(biāo)進(jìn)行初篩和復(fù)篩，獲得具有優(yōu)良性狀和特性的目標(biāo)子囊果，進(jìn)行組織分離，獲得雜交后菌株，也可以記錄單孢組合的編號，將該組合的對應(yīng)單孢菌株作為下一步制種的目標(biāo)材料。

4 羊肚菌育種建議

4.1有效擴(kuò)充基因庫

4.1.1廣泛收集野生種質(zhì)資源羊肚菌在世界范圍內(nèi)分布較為廣泛，尤其是溫帶地區(qū)。從平原到海拔3000m 的山區(qū)均有野生羊肚菌的分布。野生羊肚菌是重要的種質(zhì)資源，許多種類的羊肚菌還沒有被馴化栽培，含有豐富多樣的基因，是一個巨大的基因庫，有助于羊肚菌的品種選育。

4.1.2重視栽培資源的收集雖然目前大規(guī)模栽培的羊肚菌主要集中在六妹羊肚菌、梯棱羊肚菌、七妹羊肚菌，但是由于長時間的栽培，這些種類的羊肚菌也表現(xiàn)出了對不同栽培地區(qū)和設(shè)施的適應(yīng)性，其實這是一個定向選擇的過程。因此，這些田間栽培的羊肚菌也是一個巨大的基因庫，積累了羊肚菌的很多變異，有助于品種選育。

4.2目標(biāo)導(dǎo)向性開展品種選育

4.2.1開展與生產(chǎn)設(shè)施匹配的羊肚菌品種的選育任何品種都有其適應(yīng)性，應(yīng)針對不同地區(qū)、不同設(shè)施類型設(shè)定育種目標(biāo)，從而選育具有不同適應(yīng)性的品種。一方面，針對不同地區(qū)選育適合當(dāng)?shù)氐钠贩N，以適應(yīng)當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境，會給生產(chǎn)者帶來較高的經(jīng)濟(jì)利益；另一方面，針對不同設(shè)施選育適合當(dāng)?shù)氐钠贩N，如日光溫室、春秋大棚、工廠化設(shè)施條件內(nèi)環(huán)境因子有較大差異，為此選育適應(yīng)各自生長條件的品種對于獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)羊肚菌品種十分必要。

4.2.2開展抗逆品種的選育羊肚菌屬于低溫菌類，對高溫的耐受性較差，尤其是原基和幼菇期，對高溫和低溫耐受性都較差，一旦遇到25℃以上的高溫和5℃以下的低溫，很容易造成原基和幼菇死亡。因此，在品種選育中將其對溫度的適應(yīng)性作為篩選指標(biāo)，有助于獲得穩(wěn)產(chǎn)。同時羊肚菌出菇期子囊果也易受到染鐮刀菌的為害，從而發(fā)生白霉病，其蔓延迅速，使子囊果失去商品性，常常造成減產(chǎn)和絕產(chǎn)。為此，選育對白霉病具有一定抗性的品種也具有重要意義。

4.2.3具有優(yōu)良商品性的品種選育羊肚菌品種選育除了關(guān)注其高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、抗逆性外，還需要關(guān)注其子囊果的性狀，即選育具有優(yōu)良商品性的品種。這其中包括子囊果的形狀（菇型）、菇肉厚度、顏色以及特殊風(fēng)味。目前市場上公認(rèn)的優(yōu)質(zhì)羊肚菌為：菇柄細(xì)短、菇帽細(xì)長、菇肉厚，顏色黑，香味濃郁。這也是羊肚菌品種篩選的主要指標(biāo)。

4.3加強(qiáng)選育品種保護(hù)在新修訂的《種子法》中，食用菌未被列入登記目錄，但羊肚菌已被列入植物品種保護(hù)目錄。因此，新品種保護(hù)將是未來羊肚菌品種知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)的主要手段。而尋找所選育的羊肚菌菌株的特異性分子標(biāo)記，SNP、RFLP 等技術(shù)將是品種保護(hù)的有效手段。