贾身茂 王瑞霞
西方近代食用菌菌种知识在我国的传播及影响(三)
贾身茂1王瑞霞2
(1.河南省科学院生物研究所,郑州 450008;2.《食用菌学报》编辑部,上海市农业科学院食用菌研究所,国家食用菌工程技术研究中心,上海 201106)
民国时期西方近代食用菌菌种知识在我国的传播载体,主要分散在有关国人自编的食用菌栽培图书与撰写的论文中。其中菌种专论3篇,即《人工种菇之菌种问题》(1937)、《西洋菌种的培养法》(1937)、《蕈种之制造法》(1937),栽培论文约8篇,即《种蕈新法》(1916)、《蕈之栽培》(1922)、《中国食用蕈种类与西洋蕈培养法》(1927)、《洋蕈之栽培》(1931)、《食用菌之栽培法》(1932)、《洋菰实际栽培法》(1936)、《香菰朴蕈平茸等之室内栽培法》(1936)、《食菌栽培之原理及实际》(1941)等。其中黄范孝的《香菰朴蕈平茸等之室内栽培法》是介绍“日本宇野昌一氏关于食用菌之室内栽培法”编译的锯屑室内栽培食用菌的文章。图书有11部,即《蕈之栽培》(初版尚未查到,本文作者仅对1933年再版)、《最新实验人工种菰问答》(1932年初版及1934年再版尚未查到,本文作者仅依1937年3版与1947年4版)、《四季栽培人工种菰大全》(1933)、《种蕈实验谈》(1933)、《最新香菰冬蕈及白木耳之栽培法》(1934)、《食用菌栽培法》(1935)、《西洋菌栽培法》(1935)、《人工蘑菇栽培法》(1936年初版)、《菰农秘传改良种菰术》(1939)、《银耳香菰繁殖律》(1940)、《科学的种菇法》(1941)等进行介绍。
与晚清时期的食用菌文献相比,民国时期这些文献多是国内一些专家撰写,翻译的较少,大多也引进了拉丁学名,对英语术语,大多数也翻译出了对应的汉语名称,科学内容也更深入了一步。主要内容如下。
3.1 “纯种法(pure culture method)”与菌丝体菌种制法
民国时期第一篇蘑菇栽培的论文是邹秉文撰写的《种蕈新法》(1916),第二篇是胡竟良撰写的《蕈之栽培》(1922),两篇论文相隔6年,但对于“纯种法(pure culture method)”的技术记述是同样的,唯后者撰写的较详细,文字较多。现就邹秉文论文中的有关内容摘要如下:“特格耳博士于1905年发明一种纯种法(pure culture method),其法以一长玻璃管盛以厩粪,以蒸汽杀灭其中之微生物(micro organism),然后再取合意之蕈种,取其幼小者,以洁净小刀取菌肉(菌丝体)少许,置之于玻璃管中,三四星期内,管中之粪尽为菌丝体所侵入矣。于是取少许置之于粪砖中,以成菌丝砖(brick spawn),如英人之治法;或置之散粪中以成菌丝粉(flake spawn),如法人之治法皆可。惟菌丝粉不耐久,菌丝砖则能之,可藏为后用,此为较优。藏处须干燥而冷,万不可热足以伤之也。”[12]
以此法制成的厩粪玻璃管菌种,为纯菌丝体菌种;以玻璃管菌种繁殖的“菌丝砖”或“菌丝粉”菌种,不能属于纯种。正如《蕈之栽培》一文中描述的那样:特格尔“……发表其纯种栽培蕈法一文,美农部首采其法试验,至1914年纯种法制成之菌砖,其纯洁为百分之八十至九十”[13]。尽管如此,厩粪试管纯菌丝体菌种在食用菌菌种技术上仍是一大创新,他开辟了纯菌丝体菌种的新纪元,为走向用完全纯菌丝体菌种栽培食用菌奠定了科学基础。
特格耳博士发明的纯种法(pure culture method),尽管只停留在试管阶段,在使用上,仅以“玻璃管菌种”为种源繁殖“菌丝砖”或“菌丝粉”,虽然“菌丝砖”或“菌丝粉”不能属于纯菌种,但在食用菌制种技术的发展历史中“不可谓非一大进步也[12]”。其价值有二,一是美B.M. Duggar玻璃管厩肥纯菌种的研制成功,开创了组织分离培养法,使蘑菇制种技术进入了一个崭新的科学发展阶段。栽培者使用由“玻璃管纯菌种”繁殖的“菌丝砖”或“菌丝粉”菌种,其纯度比用野生菌丝体繁殖的“菌丝砖”“菌丝粉”高得多,栽培产量增加,那种用野生菌丝体繁殖的“菌丝砖”或“菌丝粉”很快被淘汰。由此美国成立了纯种菌丝公司(Pure culture Spawn Company,Columbia,Missouri,U.S.A)专卖此项菌丝砖。二是由于“Duggar氏用蘑菇的组织培育纯菌种成功后,这种蘑菇才正式成为栽培的品种,种菇事业也就从此有了飞跃的发展”[14]。这是两个划时代的贡献,标志着食用菌制种技术开始进入了科学的新阶段,开辟了食用菌栽培的菌种使用纯菌丝体菌种的道路。
3.2 “生活史”的概念
1922年胡竟良在《蕈之栽培》一文中,在民国食用菌文献中首次提出了菌之“生活史”的概念,这一概念叙述的蕈一生的生长发育过程及图示,为认知食用菌的个体发育提出了新的科学观念,给食用菌制种奠定了理论依据:“上文所述之胞子,为一单细胞。成熟后,脱落,若温度湿度适宜,即涨大而发芽。由胞膜吸收水分养液,乃分裂为两个细胞。每一新细胞,继续分裂,成长丝形,名菌丝(hypha)。多数菌丝错杂,名菌丝体。菌丝体在土中吸收有机物而生长。发达至一定限度时,数菌丝团结呈小球形。渐长大成纽形露出土外。渐长大始稍稍能分别菌盖与菌干。若为有菌围之种,其菌围在未成熟之先,不露出,而为一层薄膜所包裹,名菌围膜(veil)。至成熟时,由菌褶发生胞子。胞子脱落,又生菌丝体。此其无性生殖也。至有性生殖,迄今未发现。故其生活史,可上图表之(书中插图为圆形,即:胞体→胞子→菌丝体→胞体)。蕈虽由胞子发生。但吾人欲栽培之,则并非直接用胞子。当于另节详之”(指“C菌丝砖”部分)。[13]该文认为食用菌个体发育从胞子到胞子的生活史是无性生殖,还不了解胞子的性及有性生殖,这反映了当时传入我国的真菌知识的科学水平。
1935年《食用菌栽培法》一书在“第二章菌之生理及其成分”之“第三节菌之生殖过程”[13]最后总结段也使用了生活史的概念:“这种无性生殖体我们称之曰‘菌’,在植物学上则曰‘胞体’。胞体发育到了极度,便于菌褶内产生芽孢。芽孢成熟,脱离胞体,落于生活适宜地点,又开始其新生命的活动,发育而复为菌丝体。所以菌的生殖,是由芽孢而菌丝体而胞体,循环交替,生殖不息的。牠的生活史,虽仅短短的数月,然其变化却是这样多的。由此可知,菌之发生是靠种子的,并不是靠湿气所生,也不是蛇毒所生,更不是什么瑞气能生的。”[15]这一段的叙述,阐明了菌的繁殖是靠“种子”,不为“湿气所生,也不是蛇毒所生,更不是什么瑞气能生的”的科学道理。但对孢子的性也还没有认知,把子实体称之为“胞体”或“无性生殖体”。
1941年《科学的种菇法》一书的“第二章菇的生殖(一)生活史”中讲:“菇的生活史,简单说起来,就是从胞子发芽,变菌丝及菌丝体,再由菌丝体上生长菓体,就是菇的本身,生长褶裥,包含著无数胞子,成熟了以后,再分散开来。”[16]这样的认识与上述相同。
以上文献都讲了蕈的生活史,说明蕈的个体发育是从孢子萌发开始,到菌丝,再长出胞体(即子实体)。但还都认为胞子到胞子的生殖是无性生殖,这反映出当时还没有认识清楚真菌孢子的性及其有性繁殖。
3.3 “胞子培养”与“组织培养”
(1)接种、接种法及接种量的概念。胡昌炽在《中国食用蕈种类与西洋蕈培养法》一文的“二、西洋蕈培养法”中“(五)接种”[17]节内叙述:“蕈之繁殖,用蕈丝下种,以接种名之,英语spawning,其方法在填床以后,须用寒暑计湿度计检视室内及床中之温度湿度。床温降至七十五~八十五度(注:指华氏,下同)时,接种为最宜,倘温度在百度以上,对于菌丝有害,低温时发育缓慢,皆不宜。蕈种有砖状与块状两种,前者大,五又二分之一×八又二分之一×一又二分之一吋(英制),因此接种时宜分切九块,以此一块在蕈床占一方尺中,块状蕈种组织甚松,以堪久藏,前者英国为多,后者法国普遍用之,接种法前者以一小块竖于床面下一寸处,后者埋入床面下0.5吋处,上面须各覆以堆肥,且固压之,得水湿温度菌丝能够向外蔓延,倘干燥时接种于床面,宜暂覆筵蓆等,以御干燥。”以上是栽培时的接种的概念、接种方法及接种量。胡竟良还叙述了试管种一只的接种量:“每一大管中所有之菌丝,可制砖一块。”[13]蕈种的接种场所、方法,下面“胞子培养与组织培养”部分还有更详细的叙述。
(2)胞子培养与组织培养。胡昌炽在其《中国食用蕈种类与西洋蕈培养法》一文的“二、西洋蕈培养法”中“(七)蕈种制造”[17]节内叙述:“洋蕈繁殖普遍用菌丝,此菌丝为种,英语称之曰Spawn。即译之为蕈种或蕈丝皆可,蕈之人工培养其繁殖方法有胞子培养与组织培养二种。①胞子培养(Spore culture)蕈类胞子发芽之研究,十九世纪末Mr.Margarete 与Miss C.Ferguson两氏,关于蕈类胞子之发芽与营养关系有多种发见,一八九三年Costantin氏在消毒马粪中,以野生洋蕈胞子接种,得多数之发芽,Miss Ferguson氏用蒸馏水、菜豆、甜菜、洋菌、马铃薯、肉汁等煎汁与无机及有机盐类之碳水化合物及窒素化合物之培养基,举行胞子发芽试验,其结果:Monobasic Magnesium Phosphate,Magnesium Phosphate,Magnesium Potassium Ammonium Phosphate,Ammonium Molybdate,Magnesium Iaclophosphate,Dibasiccalcium Phosphate及他盐类以含磷酸盐适量时胞子发芽最良,且举行组织培养亦得良好结果。美国B.M.Duggar氏之研究杀菌新鲜马粪及牛粪均得胞子之发芽。著者洋蕈胞子培养之试验(1925年之经过)培养基新鲜马粪500瓦,水1000竰,在Kohe锅热之,乃榨取其煮汁,凡煮汁1000竰加洋菜(Agar)10%~20%。纳入Flask瓶中溶解之,乃注入试验管中,每管6竰(此试验管之准备与细菌培养同)在Kohe锅行间隔杀菌三回。然后接种试验胞子发芽。试验材十管中之发芽数:胞子培养六管。组织培养十管。胞子之采收以洋蕈之菌膜已破,而见菌褶,菌帽之径约二寸,移入经杀菌之壜中,壜底置以滤纸,经二日即收得多数胞子,注入杀菌水,取有胞子行接种。组织培养则与下述方法同。②组织培养(Tissue culture) Miss Ferguson氏在一八九九年研究胞子培养,同时亦举行组织培养。美国B.M.Duggar氏在一九零二年受农务省之嘱托,研究各种蕈类之培养,大部种类均得组织培养之成功,方法之要点,在培养基材料与杀菌之注意。据美国农务省一九零五年研究报告实例说明如次:①用器之消毒。组织培养须用直径三竰长二十六竰之玻璃管,或底径十二竰之三角瓶,此等用器先洗清,水滴干后,瓶口装棉絮塞,乃置入干热杀菌箱中,热高至摄氏一六0度行杀菌,次以已杀菌之玻璃管装入培养基,洋菌组织培养普通用新鲜马粪,填充玻璃管四分之三。密塞棉栓,乃置入蒸气锅或高压锅(Autoelave)中行杀菌,高压锅在十五磅压力(著者试验,在二十瓩压力,杀菌结果最良)经十五——三十分钟,即得完全杀菌。用Kohe氏蒸气锅(此锅温度最高百度),须连续三日,每日行杀菌一回,所谓连续杀菌法,始得完全杀菌也。②接种。培养基完成杀菌后乃行接种,其方法先选种用之蕈,以形状正,蕈脚大,蕈膜尚未破之幼蕈为最佳。种蕈以蒸馏水洗清,接种须用小刀及白金线针此等工具,亦须预先以水沸煮行杀菌,接种在清洁室内或专用杀菌箱(以木框张玻璃所构成之箱)。防御杂菌之侵入,更为安全。用杀菌箱时,须预先以2%石炭酸喷布箱中行杀菌,种蕈以杀菌之刀划开之。再以内部组织切成一分万之小片,置于杀菌之扁平皿中,接种时以白金针摄取之。
器具之杀菌及种蕈之准备已如上述。接种方法与细菌之注意相同。先以玻璃管之棉塞在火焰上灼焦,以防霉菌之侵入,然后移入杀菌箱中,同时白金针在火焰灼烧,待冷却,乃启所置种蕈之扁平皿。而以此针摄取种蕈小片。拔玻璃管棉塞,种蕈小片投入其中,仍以棉塞紧闭,摇玻璃管,使种蕈小片埋入马粪中,以令容易发生菌丝。接种毕,玻璃管须附以标签,注明种名及接种日月,乃安置摄氏十五度至十八度之定温箱中,一星期内即显然见菌丝蔓延,经一月菌丝能伸达管底,以此菌丝分殖,可制种蕈砖或种蕈块也。”
以上对组织培养和孢子培养的无菌操作技术叙述得已很详尽。还引入了用洋菜(Agar)作试管菌种的方法。所述胞子的英语对应词为Spore,组织的英语对应词为Tissue。但孢子培养实为多胞子培养,尚未引入“分离”及单孢子的概念。
(3)孢子与菌丝的生物学特性。胡竟良在《蕈之栽培》(1922年)一文中之“A、蕈之观察”节的“4、菌之生活史”[13]中记述:“至成熟时,由菌褶发生胞子,胞子脱落,又生菌丝体,此其无性生殖也。至有性生殖,迄未发现。”由于当时只知道胞子是蕈的“种子”,还不知道胞子的“性”,因此还只能认为:“由菌褶发生胞子,胞子脱落,又生菌丝体,此其无性生殖也。”[13]
魏新农著《最新香蕈冬菰及白木耳之栽培法》(1934)一书中“第八章胞子及菌丝之性质”里首次叙述了胞子和菌丝的生物学特性:“依着农学家的研究,胞子和菌丝的性质如左:一、胞子之性质(一)胞子接触摄氏五十度(华氏一百二十二度)以上的温度便要失去发芽力。(二)胞子在摄氏零度(华氏三十二度)的空气或水中,尚不失去发芽力。(三)胞子接触摄氏零下十八度(华氏零度)的空气,经过二小时,仍旧不失去它的发芽力。(四)收藏胞子,经过了三个月,便失去发芽力;收藏的方法不好的时候,经过了一个星期,便要失去它的发芽力。(五)胞子在摄氏十六度的温度中间,经过二十四小时,便要发芽。二、菌丝之性质(一)菌丝干燥之后,便要枯死。(二)菌丝在摄氏四十度(华氏一百零四度)的温度中间,就是不干燥,也要枯死。(三)菌丝在摄氏零度(华氏三十二度)的温度中间,便要冻死。”[18]
13年后史公山在《食用菌栽培法》(1935年)一书中“第二章菌之生理及其成分”的“第三节菌之生殖过程”里叙述的,还是尚未认识到有性胞子繁殖的本质特征:“我们已经知道,可供食用的菌,多属担子菌一系。担子菌为菌类中最高等的,这种高等菌类的生殖,都是行无性生殖(Aserual Reoroduction)的。一般高等植物,普通总是要经过开花的现象,遂能结子遂能生殖的;菌类是下等植物,牠们不必开花,而能结与高等植物同样有用的种子来。开花的作用,是便利雌雄两性器官之结合的,一定要经过这性的行为,然后能生殖。所谓无性生殖,便是无须举行这种性行为而仍能结子繁殖的。”[15]
1941年《科学的种菇法》在“第二章菇的生殖”之“(二)生殖”一节中,首次在我国提到菇类繁殖,是有“性”的崭新的科学概念:“……详细地研究菇类,它们虽是隐性,但性的生殖是存在的。……”[16]但这里仅仅提到性的生殖是存在的,还未进一步详细阐明。
以上对接种、接种法及接种量的概念,胞子培养与组织培养,胞子与菌丝的生物学特性三个问题进行的科学的介绍,不仅是对理论的阐述,也给菌种来源、菌种培养奠定了基础。但对于胞子的“性”还不十分清楚。《科学的种菇法》虽然提到菇类“性”的存在,但仍是语焉不详,缺乏进一步的科学阐述。(待续)