黑木耳菌株农艺性状主成分分析与综合评价

刘俊娇， 孟秀秀， 李 晓， 李 玉

(1.吉林农业大学食药用菌教育部工程研究中心，吉林长春 130118； 2.吉林农业大学农学院，吉林长春 130118)

木耳作为我国传统栽培的食用菌是世界上产量仅次于香菇、双孢蘑菇的第三大栽培食用菌[1]，目前栽培品种较少、农艺性状与遗传多样性单一。且部分地区出现了菌包污染率高、耳片不耐水和抗杂性差等问题。笔者收集归类东北地区主要木耳产区栽培菌株31个，国内、美国和非洲的野生菌株15个，国内栽培菌株遗传多样性单一，野生菌株遗传多样性丰富。基于农艺性状的聚类研究对种质资源库的建立是十分必要的；主成分分析[2]主要是利用降维的思想，将原来的指标进行重新组合，形成一组彼此无关和信息互不重合的新指标。同时从中按一定的原则和实际需要抽取较少的综合指标，用以反映原来指标所携带的较高比例的信息量。采用主成分分析可以快速找到反映木耳农艺性状的主要性状[3]。

1 材料与方法

1.1 供试材料

1.1.1 供试菌株 供试菌株共48个，均由食药用菌教育部工程研究中心提供，其菌株特性及来源详见表1、表2。

1.1.2 供试培养基 母种固体培养基[马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)培养基]：去皮马铃薯200 g、葡萄糖20 g、琼脂20 g、水1 000 mL，pH值为6.5～6.7。

栽培袋配方为粗木屑45%、细木屑40%、麦麸12%、大豆粉1.5%、石膏1%、石灰0.5%，含水量55%，灭菌前调节pH值为7.5～8.0。使用规格为16.2 cm×35 cm的聚乙烯塑料袋，1袋装干料约0.5 kg，中间为预留孔，插棒进行封口。109 ℃灭菌8 h。在超净条件下用液体菌种进行接种。

1.2 农艺性状统计

表1 供试栽培菌株

1.2.1 出耳管理 采用东北地区的小耳单片挂袋栽培模式，菌包接菌后25 ℃恒温培养，一般35 d～40 d菌丝即可长满菌袋。在20 ℃条件下进行打孔催芽处理，湿度为85%～90%，当菌袋表面出现原基后进行挂袋，保持湿度为90%～95%、CO2浓度为450～850 mg/L。当耳片展开至3～5 cm可孕面出现少量孢子时即可采摘[2]。

表2 供试野生菌株

1.2.2 农艺性状指标和统计方法 对部分农艺性状进行统计与分析，包括菌包满袋时间(d)、原基形成时间(d)、原基分化时间(d)、出芽率(%)、出耳周期(d)、耳片总数、百片质量(g)、转化率(%)、湿干比和产量(g)等。菌包满袋时间(d)=接种至菌丝长满菌包时间；原基形成时间(d)=打孔至原基形成的时间；原基分化时间(d)=原基形成至第1茬耳片采收时间；出芽 率= 菌包原基分化数量/打孔数×100%；出耳周期 (d)= 第1茬采耳至最后1茬采耳时间；百片质量(g)=随机挑选每编号菌种耳片100片质量；转化率=耳片鲜质量/干料质量×100%；湿干比=泡发后鲜耳片的质量/泡发前干耳片的质量。

1.3 数据处理与分析方法

农艺性状的所有数据录入SPSS 22.0软件，成为原始数据库，同时进行主成分分析。

2 结果与分析

2.1 木耳品质分析

供试菌株的差异性明显，主要体现在原基形成时间、耳片褶皱数量和出芽率等方面，具体见表3。影响木耳品质的主要因素包括耳片褶皱数量、耳片色差和产量3个因素，对表3中数据进行综合性分析，结果表明褶皱数量与褶皱深度具有明显的相关性；产量与耳片数量、出芽率和转化率具有明显的相关性；而耳片色差与任何农艺性状都不具有相关性(表4)。也就是说褶皱深度、耳片数量、出芽率和转化率也可以作为木耳品质评价的标准。

表3 供试菌株的农艺性状

续表3

表4 相关性分析

2.2 主成分分析

供试菌株在农艺性状方面存在一定差异，根据主成分提取方法[3]从14个农艺性状中提取出5个主成分(表5、表6)，结果表明，前5个主成分的累积贡献率为82.36%，即这5个农艺性状所含信息占整体信息量的82.36%，符合分析要求。由主成分荷载矩阵可以看出，原基分化时间、出芽率、耳片数量、产量、转化率在第1个因子上有较高的载荷，第1个因子主要解释了这几个变量，可解释为产量性状；耳片褶皱深度、

表5 主成分分析解释的总方差

褶皱数量在第2个因子上有较高的载荷，第2个因子主要解释了这2个变量，可解释为耳片形态性状；满袋时间、百片质量在第3个因子上有较高的载荷，第3个因子主要解释了这2个变量；耳片色差、耳片厚度、湿干比在第4个因子上有较高的载荷，第4个因子主要解释了这3个变量，可解释为耳片质量特征；出耳周期、原基形成时间在第5个因子上有较高的载荷，第5个因子主要解释了这2个变量，可解释为生育期性状。产量-耳片形态可作为木耳农艺性状的主要评价指标。

表6 主成分载荷矩阵

3 讨论

木耳是我国传统的出口产品[4]，从1949年至2011年产量增加了130倍，但目前对木耳的研究主要集中在通过分子标记技术揭示种质资源亲缘关系的远近[5-6]、遗传多样性[7-9]等方面，对农艺性状的研究较少[10-11]，农艺性状的研究是构建种质资源库的基础。农艺性状是对种质资源进行评价的重要标准，目前食药用菌的新品种的登记和审定均以农艺性状为评价标准。通过主成分分析明确在木耳种质资源评价中的重要指标，为后续工作的展开及育种工作的进行提供基础。掌握品种的特性，针对不同地区和不同季节进行生产安排，对生产具有指导意义。

传统木耳的品质一直用木耳耳片褶皱数量、耳片色差和产量来评价，本研究通过相关性分析明确，褶皱深度、出芽率、耳片数量和转化率也可以作为木耳品质评价的指标，丰富了木耳的评价体系， 与主成分分析结果一致。同时筛选得到品质优的栽培菌株8个，适合在东北地区进行栽培。