食用菌由营养生长向生殖生长转变的机理研究*

张玉金 张静朝 李荣春**



食用菌由营养生长向生殖生长转变的机理研究*

张玉金1，2张静朝2李荣春2**

(1.遵义医学院药学院，贵州 遵义 563003；2.云南农业大学食用菌研究所，云南 昆明 650201)

通过设计不同料袋长度的菌包栽培姬菇，研究袋长与食用菌营养生长期的关系，结合营养枯竭学说对食用菌由营养生长进入生殖生长的实验现象进行分析。结果表明：在一定范围内，料袋长度与其整体枯竭速率具有负相关性,与菌丝体营养生长期具有正相关性,培养料营养的局部枯竭也会促成该区域菌丝体由营养生长转入生殖生长。

食用菌；营养生长期；营养枯竭；袋长

早在1899年，Klebs便开始了培养基营养状况对真菌由营养生长向生殖生长转化的条件研究。在Klebs培养混生水霉（）的实验中，通过定期更换培养基，使得混生水霉始终处于营养丰富的环境下，在此期间混生水霉始终处于营养生长阶段。两年半后，当混生水霉被转移到缺乏营养的水中培养时，几天内便产生游动孢子，混生水霉由营养生长向生殖生长转化。据此认为：适合繁殖的培养基一般营养贫乏；反之，高营养水平会抑制生殖生长，这就是营养枯竭学说（Klebs’s concept）[1]。Hawker指出，此类真菌的生殖生长不一定是在培养基营养彻底枯竭的情况下发生[2]。在他的实验中，将营养生长阶段的菌丝体转移到稀释后的培养基中，也诱发了菌丝体由营养生长向生殖生长的转化。真菌在不易获得营养物质的情况下，通过改变生存策略，以有性生殖的方式，产生可随气流远距离传播的有性孢子，实现其生存与发展。

大型真菌是生态系统有机物质的主要分解者之一，在森林生态系统、草地生态系统中扮演了十分重要的角色，且具有较高的经济价值。生产大型真菌（食用菌）常采用袋料栽培的方法。根据生产实践中获得的小菌袋早出菇、多点接种早出菇的经验，我们设计了不同长度的菌袋栽培姬菇，以此验证经验的可靠性；其次利用营养枯竭学说对袋长与营养生长期的关系进行分析；最终阐明营养因子与食用菌营养生长期的关系。

1 材料与方法

1.1 实验材料 菌种：姬菇（）。培养料配方：棉籽壳80%、麸皮18%、石膏粉1%、蔗糖1%。栽培容器：直径5.5 cm的玻璃管。

1.2 方 法

（1）玻璃管的制备。玻璃管来自废弃的太阳能集热管。按实验设计要求，用角磨机将玻璃管截成段。截好的玻璃管用以盛放培养料。玻璃管截断长度分别为：4 cm、6 cm、8 cm、10 cm、13 cm、17 cm、22 cm、28 cm，每长度9个重复。

（2）培养料的制备。将棉籽壳置于水中浸泡4 h。将石膏粉、蔗糖置于容器中，加适量水搅拌均匀，再倒入麸皮中拌匀，加水调节使麸皮湿润。最后将麸皮均匀撒入浸泡后沥干的棉籽壳中，拌匀备用。

（3）装料。为了使玻璃管内氧气压均匀，特采用部分装料法，即：装料时在玻璃管中插入2块宽4.5 cm的塑料直尺，直尺贴紧玻璃管内壁并相对而放。用直尺将玻璃管分隔为大小不同的3部分，培养料便装入两直尺与部分管壁构成的空间，管内两侧空间用于维持培养料中均一的氧气压。培养料装好后，取出直尺，用一块纱布覆盖一端管口，并在纱布上覆盖塑料膜密封，另一端管口仅覆盖塑料膜。

（4）灭菌、接种、培养。常规高压灭菌，冷却至室温接种。单侧接种，菌种接于纱布层与塑料膜之间，菌种完全覆盖管口。待菌丝穿过纱布层向培养料吃料后，将纱布及其上的菌种从管口取出，仍保留塑料膜继续密封管口。室内避光培养，待菌丝体长至4 cm时（为最短处理菌丝满袋），用手术刀在接种端中心位置以“人”字形划破塑料膜，转移至适于出菇的环境中（提高空气湿度），诱导菌丝体从划破的塑料膜端形成子实体。

（5）数据记录。记录各处理原基发生时所经历的培养天数（营养生长期）及此时的菌丝体蔓延长度。

2 结果与分析

不同培养料长度处理均能形成子实体，但形成时间有差异（图1）。图1展示了不同袋长的处理同时接种姬菇菌种后第30天的出菇情况：袋长4 cm的，子实体开始腐烂；6 cm的，子实体过熟；8 cm、10 cm、13 cm的，子实体生长旺盛；17 cm、22cm的，子实体才分化形成；28cm的，才形成原基。4 cm的最先完成营养生长，最早实现由营养生长向生殖生长转化；而22 cm、28 cm处理，菌丝体长至17.5 cm时，管口才开始形成原基，菌丝体由营养生长转向生殖生长。表明营养生长期与培养料长度在一定范围内具有正相关性（表1）。

图1 接种后不同长度袋的出菇情况

表1 不同培养料长度与营养生长期的关系

*为重复中营养生长期最短的数据。

3 讨 论

3.1 营养枯竭学说在食用菌栽培中是否成立 长度为4cm的处理在接种后第18天由营养生长向生殖生长转化，6 cm、8 cm、10 cm、13 cm、17 cm，各处理营养生长转化时间的延后分别间隔1～2天；22 cm、28 cm两处理最后完成营养生长，且菌丝体尚未完全占据培养基。根据营养枯竭学说，菌丝体耗尽或部分耗尽培养基营养后，便由营养生长向生殖生长转化，按此推导，长度为4 cm的处理所容纳的培养基最少，接种后的培养料营养最先枯竭，应最早形成原基，这与本实验结果相符；4～17 cm的处理均能采用相同原理进行解释。而22 cm、28 cm处理，菌丝体未满袋便由营养生长进入生殖生长，并不符合营养枯竭学说。对此现象，笔者认为Klebs的实验所采用的培养基为液态，培养液之间具有流动性，培养液营养分布均匀，而本实验采用的是固体培养基，难以进行营养转移，由此造成局部培养料的营养枯竭。可见营养枯竭学说同样适用于食用菌栽培领域。

3.2 培养料短其营养生长期短的缘由 菌丝越多、培养料越少就越容易进入营养枯竭。在接种之初，每个处理的菌丝体从培养料中分解吸收营养的速率相同。因此，被菌丝体占据的培养料中营养枯竭速率也相同。随着菌丝的蔓延，4 cm长度的培养料最早被菌丝体完全占据，此后该处理中培养料营养被袋长限定，菌丝体生物量的增长逐渐受到限制。而对于尚未满袋的6 cm处理来说，菌丝体仍有尚未侵占的培养料，培养料营养并未受到限制，菌丝生物量的增长以原有速率进行，由此造成短袋、长袋之间营养枯竭速率的差异。换言之，未被菌丝占据的培养料将延缓被菌丝体占据培养料的总体营养枯竭速率，造成长袋晚出菇的现象。

3.3 菌丝体感受培养料营养枯竭的特性讨论 对于某一特定区域的培养料，其真实营养枯竭程度与该区域菌丝体的感受程度可能并不相同，这种差异受该区域附近的菌丝体影响。生长端菌丝体往往处在营养非枯竭的培养基中，可能会在该区域形成大量的同化产物。此同化产物将被运输到接种端菌丝体中，迟钝了接种端菌丝体对其培养料营养枯竭的敏感性，从而延迟其进入生殖生长的时间。但同化产物在菌丝的运输过程中，会被途中菌丝体部分消耗，且距离越远损耗越大，甚至无法到达接种端菌丝体；接种端菌丝体在缺少外援同化产物的情况下，感受到了因自身分解同化，所造成的培养料营养枯竭，而进入生殖生长。菌丝体同化产物在菌丝中的运输的极限距离是菌种的生物学特性，他造成本实验中22 cm、28 cm处理菌丝尚未满袋便形成原基的现象。这也是培养料营养局部枯竭造成菌丝体由营养生长向生殖生长发生的理论基础。

3.4 影响食用菌由营养生长进入生殖生长的关键因子 通常认为菌丝体的生物量，是菌丝体由营养生长进入生殖生长的物质基础，是内因；而环境因子是诱导菌丝体进入生殖生长的外因。Klebs的实验结论及本文的实验现象使我们认识到，菌丝体生长基质的营养状况是决定菌丝体是否进入生殖生长的关键因子。培养料营养状况对菌丝体进入生殖生长的影响力远大于环境因子，环境因子对菌丝体生殖生长的诱导以菌丝体生物量和培养料的营养枯竭为基础。对于袋料栽培食用菌来说，菌袋尺寸决定着培养料转入量的多少；培养料碳氮比影响着培养料的营养水平；颗粒度则影响着菌丝体入侵培养料的速率；温度、湿度、氧气压等因子均影响着菌丝体分解同化的效率，影响着培养料营养枯竭的时间，也就影响食用菌由营养生长转入生殖生长的时间。

4 结 语

培养料营养枯竭是导致菌丝体由营养生长转入生殖生长的关键因子，培养料营养枯竭的过程也是菌丝体生物量积累的过程，如此菌丝体便有了进入生殖生长的物质基础。培养料营养枯竭的速率受诸多因子影响，本文侧重对诸多因子中的袋长因素进行了分析，得出短袋早出菇的结论。可用于解释双头接种、或是多点接种早于单头接种出菇的现象，其可以看成是各接种点需要占据的培养料长度被分摊，是该结论的具体应用。以营养枯竭学说为理论基础，对影响营养枯竭速率的其他因子进行全面系统的研究，将有利于我们更好的认识食用菌生长发育规律，有利于促进食用菌栽培技术的发展。

[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

贵州省科技厅农业科技攻关项目（No. 黔科合NY[2013]3029号）

，E-mail: rongchunli@126.com