張玉金 張靜朝 李榮春**

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食用菌由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變的機(jī)理研究*

張玉金1，2張靜朝2李榮春2**

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

通過(guò)設(shè)計(jì)不同料袋長(zhǎng)度的菌包栽培姬菇，研究袋長(zhǎng)與食用菌營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期的關(guān)系，結(jié)合營(yíng)養(yǎng)枯竭學(xué)說(shuō)對(duì)食用菌由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)進(jìn)入生殖生長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析。結(jié)果表明：在一定范圍內(nèi)，料袋長(zhǎng)度與其整體枯竭速率具有負(fù)相關(guān)性,與菌絲體營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期具有正相關(guān)性,培養(yǎng)料營(yíng)養(yǎng)的局部枯竭也會(huì)促成該區(qū)域菌絲體由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)入生殖生長(zhǎng)。

食用菌；營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期；營(yíng)養(yǎng)枯竭；袋長(zhǎng)

早在1899年，Klebs便開(kāi)始了培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)狀況對(duì)真菌由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)化的條件研究。在Klebs培養(yǎng)混生水霉（）的實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)定期更換培養(yǎng)基，使得混生水霉始終處于營(yíng)養(yǎng)豐富的環(huán)境下，在此期間混生水霉始終處于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段。兩年半后，當(dāng)混生水霉被轉(zhuǎn)移到缺乏營(yíng)養(yǎng)的水中培養(yǎng)時(shí)，幾天內(nèi)便產(chǎn)生游動(dòng)孢子，混生水霉由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)化。據(jù)此認(rèn)為：適合繁殖的培養(yǎng)基一般營(yíng)養(yǎng)貧乏；反之，高營(yíng)養(yǎng)水平會(huì)抑制生殖生長(zhǎng)，這就是營(yíng)養(yǎng)枯竭學(xué)說(shuō)（Klebs’s concept）[1]。Hawker指出，此類(lèi)真菌的生殖生長(zhǎng)不一定是在培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)徹底枯竭的情況下發(fā)生[2]。在他的實(shí)驗(yàn)中，將營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)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(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)化。真菌在不易獲得營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的情況下，通過(guò)改變生存策略，以有性生殖的方式，產(chǎn)生可隨氣流遠(yuǎn)距離傳播的有性孢子，實(shí)現(xiàn)其生存與發(fā)展。

大型真菌是生態(tài)系統(tǒng)有機(jī)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(jì)價(jià)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(shí)踐中獲得的小菌袋早出菇、多點(diǎn)接種早出菇的經(jīng)驗(yàn)，我們?cè)O(shè)計(jì)了不同長(zhǎng)度的菌袋栽培姬菇，以此驗(yàn)證經(jīng)驗(yàn)的可靠性；其次利用營(yíng)養(yǎng)枯竭學(xué)說(shuō)對(duì)袋長(zhǎng)與營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期的關(guān)系進(jìn)行分析；最終闡明營(yíng)養(yǎng)因子與食用菌營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期的關(guān)系。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)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(lái)自廢棄的太陽(yáng)能集熱管。按實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求，用角磨機(jī)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?cái)嚅L(zhǎng)度分別為：4 cm、6 cm、8 cm、10 cm、13 cm、17 cm、22 cm、28 cm，每長(zhǎng)度9個(gè)重復(fù)。

（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?dāng)嚢杈鶆颍俚谷臌熎ぶ邪鑴?，加水調(diào)節(jié)使麩皮濕潤(rùn)。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(shí)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(duì)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(guò)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(zhǎng)至4 cm時(shí)（為最短處理菌絲滿(mǎn)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(dǎo)菌絲體從劃破的塑料膜端形成子實(shí)體。

（5）數(shù)據(jù)記錄。記錄各處理原基發(fā)生時(shí)所經(jīng)歷的培養(yǎng)天數(shù)（營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期）及此時(shí)的菌絲體蔓延長(zhǎng)度。

2 結(jié)果與分析

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

圖1 接種后不同長(zhǎng)度袋的出菇情況

表1 不同培養(yǎng)料長(zhǎng)度與營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期的關(guān)系

*為重復(fù)中營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期最短的數(shù)據(jù)。

3 討 論

3.1 營(yíng)養(yǎng)枯竭學(xué)說(shuō)在食用菌栽培中是否成立 長(zhǎng)度為4cm的處理在接種后第18天由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)化，6 cm、8 cm、10 cm、13 cm、17 cm，各處理營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)化時(shí)間的延后分別間隔1～2天；22 cm、28 cm兩處理最后完成營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，且菌絲體尚未完全占據(jù)培養(yǎng)基。根據(jù)營(yíng)養(yǎng)枯竭學(xué)說(shuō)，菌絲體耗盡或部分耗盡培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)后，便由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)化，按此推導(dǎo)，長(zhǎng)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(yíng)養(yǎng)最先枯竭，應(yīng)最早形成原基，這與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符；4～17 cm的處理均能采用相同原理進(jìn)行解釋。而22 cm、28 cm處理，菌絲體未滿(mǎn)袋便由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)進(jìn)入生殖生長(zhǎng)，并不符合營(yíng)養(yǎng)枯竭學(xué)說(shuō)。對(duì)此現(xiàn)象，筆者認(rèn)為Klebs的實(shí)驗(yàn)所采用的培養(yǎng)基為液態(tài)，培養(yǎng)液之間具有流動(dòng)性，培養(yǎng)液營(yíng)養(yǎng)分布均勻，而本實(shí)驗(yàn)采用的是固體培養(yǎng)基，難以進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)移，由此造成局部培養(yǎng)料的營(yíng)養(yǎng)枯竭?？梢?jiàn)營(yíng)養(yǎng)枯竭學(xué)說(shuō)同樣適用于食用菌栽培領(lǐng)域。

3.2 培養(yǎng)料短其營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期短的緣由 菌絲越多、培養(yǎng)料越少就越容易進(jìn)入營(yíng)養(yǎng)枯竭。在接種之初，每個(gè)處理的菌絲體從培養(yǎng)料中分解吸收營(yíng)養(yǎng)的速率相同。因此，被菌絲體占據(jù)的培養(yǎng)料中營(yíng)養(yǎng)枯竭速率也相同。隨著菌絲的蔓延，4 cm長(zhǎng)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(yíng)養(yǎng)被袋長(zhǎng)限定，菌絲體生物量的增長(zhǎng)逐漸受到限制。而對(duì)于尚未滿(mǎn)袋的6 cm處理來(lái)說(shuō)，菌絲體仍有尚未侵占的培養(yǎng)料，培養(yǎng)料營(yíng)養(yǎng)并未受到限制，菌絲生物量的增長(zhǎng)以原有速率進(jìn)行，由此造成短袋、長(zhǎng)袋之間營(yíng)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(yíng)養(yǎng)枯竭速率，造成長(zhǎng)袋晚出菇的現(xiàn)象。

3.3 菌絲體感受培養(yǎng)料營(yíng)養(yǎng)枯竭的特性討論 對(duì)于某一特定區(qū)域的培養(yǎng)料，其真實(shí)營(yíng)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(zhǎng)端菌絲體往往處在營(yíng)養(yǎng)非枯竭的培養(yǎng)基中，可能會(huì)在該區(qū)域形成大量的同化產(chǎn)物。此同化產(chǎn)物將被運(yùn)輸?shù)浇臃N端菌絲體中，遲鈍了接種端菌絲體對(duì)其培養(yǎng)料營(yíng)養(yǎng)枯竭的敏感性，從而延遲其進(jìn)入生殖生長(zhǎng)的時(shí)間。但同化產(chǎn)物在菌絲的運(yùn)輸過(guò)程中，會(huì)被途中菌絲體部分消耗，且距離越遠(yuǎn)損耗越大，甚至無(wú)法到達(dá)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(yíng)養(yǎng)枯竭，而進(jìn)入生殖生長(zhǎng)。菌絲體同化產(chǎn)物在菌絲中的運(yùn)輸?shù)臉O限距離是菌種的生物學(xué)特性，他造成本實(shí)驗(yàn)中22 cm、28 cm處理菌絲尚未滿(mǎn)袋便形成原基的現(xiàn)象。這也是培養(yǎng)料營(yíng)養(yǎng)局部枯竭造成菌絲體由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)發(fā)生的理論基礎(chǔ)。

3.4 影響食用菌由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)進(jìn)入生殖生長(zhǎng)的關(guān)鍵因子 通常認(rèn)為菌絲體的生物量，是菌絲體由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)進(jìn)入生殖生長(zhǎng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是內(nèi)因；而環(huán)境因子是誘導(dǎo)菌絲體進(jìn)入生殖生長(zhǎng)的外因。Klebs的實(shí)驗(yàn)結(jié)論及本文的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象使我們認(rèn)識(shí)到，菌絲體生長(zhǎng)基質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)狀況是決定菌絲體是否進(jìn)入生殖生長(zhǎng)的關(guān)鍵因子。培養(yǎng)料營(yíng)養(yǎng)狀況對(duì)菌絲體進(jìn)入生殖生長(zhǎng)的影響力遠(yuǎn)大于環(huán)境因子，環(huán)境因子對(duì)菌絲體生殖生長(zhǎng)的誘導(dǎo)以菌絲體生物量和培養(yǎng)料的營(yíng)養(yǎng)枯竭為基礎(chǔ)。對(duì)于袋料栽培食用菌來(lái)說(shuō)，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(yíng)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(yíng)養(yǎng)枯竭的時(shí)間，也就影響食用菌由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)入生殖生長(zhǎng)的時(shí)間。

4 結(jié) 語(yǔ)

培養(yǎng)料營(yíng)養(yǎng)枯竭是導(dǎo)致菌絲體由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)入生殖生長(zhǎng)的關(guān)鍵因子，培養(yǎng)料營(yíng)養(yǎng)枯竭的過(guò)程也是菌絲體生物量積累的過(guò)程，如此菌絲體便有了進(jìn)入生殖生長(zhǎng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。培養(yǎng)料營(yíng)養(yǎng)枯竭的速率受諸多因子影響，本文側(cè)重對(duì)諸多因子中的袋長(zhǎng)因素進(jìn)行了分析，得出短袋早出菇的結(jié)論?？捎糜诮忉岆p頭接種、或是多點(diǎn)接種早于單頭接種出菇的現(xiàn)象，其可以看成是各接種點(diǎn)需要占據(jù)的培養(yǎng)料長(zhǎng)度被分?jǐn)?，是該結(jié)論的具體應(yīng)用。以營(yíng)養(yǎng)枯竭學(xué)說(shuō)為理論基礎(chǔ)，對(duì)影響營(yíng)養(yǎng)枯竭速率的其他因子進(jìn)行全面系統(tǒng)的研究，將有利于我們更好的認(rèn)識(shí)食用菌生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律，有利于促進(jìn)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(guān)項(xiàng)目（No. 黔科合NY[2013]3029號(hào)）

，E-mail: rongchunli@126.com