矿物质Ca元素对金针菇菌丝生长的影响

范丽军 沈颖越 蔡为明 金群力 冯伟林 宋婷婷 李良英

矿物质Ca元素对金针菇菌丝生长的影响

范丽军 沈颖越 蔡为明*金群力 冯伟林 宋婷婷 李良英

（浙江省农业科学院园艺研究所，浙江 杭州 310021）

矿物质元素Ca对金针菇生长和发育具有重要作用。通过添加不同浓度CaSO4探究Ca元素对金针菇菌丝生长及胁迫响应相关酶活性的影响。结果显示：5～20 g/L CaSO4添加至母种培养基可促进菌丝衍生及粗壮，以15 g/L为佳；添加25 g/L CaSO4仅促进菌丝变粗壮。酶活研究显示，随着CaSO4添加量提高，POD和SOD酶活性随之增强，添加25 g/L CaSO4可致上述2种酶活性显著增强。研究获得金针菇CaSO4添加量的最佳值和临界值，为金针菇栽培提供Ca元素添加方案，为后续Ca对金针菇菌丝生长机制的阐述提供生理学基础。

金针菇；Ca；菌丝生长；速度；粗壮程度；SOD酶活性；POD酶活性

金针菇（）不仅营养价值高，而且具有保健功能。因其商业价值较高，是我国重要的食用菌栽培品种[1, 2]。

目前金针菇以工厂化栽培为主，栽培研究多与配方、光照、pH等相关[3-6]。然而，矿物质元素钙（Ca）对食用菌生长和发育也有关键作用[7]。在生产上，食用菌栽培基质中添加含钙物质如石灰、石膏和轻质碳酸钙等十分常见[8]，但是添加过量Ca元素也会导致非生物胁迫，产生不利于菌丝生长的活性氧物质，而导致超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）等一些胁迫响应酶类活性的提高[9]。

本文通过对金针菇菌丝培养基添加不同浓度硫酸钙，测试菌丝生长速度、POD和SOD酶活性，观察菌丝显微结构，以期获得金针菇菌丝生长所需的最佳Ca元素和临界Ca元素添加量。为金针菇栽培提供Ca元素添加方案，并为后续Ca对金针菇菌丝生长的机制阐述提供生理学基础。

1 材料与方法

1.1 菌种与试剂

金针菇菌株（黄金102）为浙江省农业科学院园艺研究所保藏。硫酸钙（CaSO4）为分析纯产品。

1.2 培养基配方

PDA培养基：20 g葡萄糖，200 g土豆，15 g琼脂，1 L水，湿热法灭菌。

PDA加Ca培养基：以原有PDA培养基配方为基础，分别添加0、5、10、15、20、25 g CaSO4至1 L培养基中。

1.3 试验方法

将保存在冰箱的金针菇菌种分别接种到PDA、PDA加钙平板培养基上，在20 ℃条件下恒温培养7天，每天测量并记录菌丝生长长度，直至菌丝长满平板，每处理设5个生物学重复。置于培养箱25 ℃下培养，采用扫描仪每天扫描菌丝生长情况。

1.4 菌丝生长的显微镜观察

通过插片方法，对不同处理的菌丝进行光学显微镜（Olympus BH2）观察和扫描电镜（Hitachi Regulus 8100）观察。

1.5 生理生化测试

粗酶液提取步骤：菌丝破碎加水以1︰5～10的比例配制组织液，低温混匀，4 ℃ 8 000 r/min离心10 min，获得上层澄清液体为粗酶液，冷冻保存备用。

采用试剂盒（Solarbio，北京）测定SOD、POD和CAT酶活性。

生理生化测试使用紫外可见分光光度计。

1.6 统计分析

采用SPSS22进行数据多重比较，采用R3.6.3进行数据的相似性分析及相似性矩阵的绘制。

2 结果与分析

2.1 CaSO4添加量与菌丝生长的关系

CaSO4不同添加量下菌丝生长速度见图1。CaSO4添加量为5～20 g/L时，可显著促进金针菇菌丝生长，而添加量25 g/L，与对照相比则无显著作用。由此可知，金针菇菌丝生长硫酸钙适宜添加量为5～20 g/L，钙元素过量添加并不利于其生长。

2.2 不同CaSO4添加量下的菌丝显微结构

通过光学显微镜和扫描电镜观察可见，培养基添加CaSO4可使菌丝在一定程度上变粗壮（图2、图3）。CaSO4添加量在5～20 g/L之间，菌丝的粗壮程度随Ca浓度增加而增加，但当CaSO4添加量增加至25 g/L时，菌丝变细。这可能是Ca浓度过高导致的胁迫影响所致。

图1 不同梯度CaSO4添加量的金针菇菌丝生长情况

注：字母不同表示差异显著（<0.05）。

图2 培养基添加不同梯度CaSO4金针菇菌丝生长情况的光学显微镜观察（A～F为CaSO4浓度0、5、10、15、20、25 g/L）

图3 培养基添加不同梯度CaSO4金针菇菌丝生长情况电子显微镜观察（A～F：CaSO4浓度0、5、10、15、20、25 g/L）

2.3 不同CaSO4添加量对菌丝细胞中CAT、POD和SOD酶活性的影响

对不同Ca浓度下菌丝细胞中CAT、POD和SOD 等过氧化酶体系进行检测，结果除POD酶活性低至未检出（结果未显示）外，活性氧清除酶的活性变化趋势为：在添加了0～15 g/L CaSO4培养基的菌丝中，SOD酶活性虽有上升，但与对照比无显著差异；CAT酶活性则随CaSO4添加量的增加而有较显著的升高（图4、图5）。

图4 不同CaSO4添加量的菌丝SOD酶活性

2.4 Ca浓度、菌丝生长情况与菌丝活性氧清除酶活性之间的关系

相关性矩阵分析显示Ca浓度、SOD、CAT酶活性三者之间呈显著正相关（>0.84，<0.05），菌丝生长速度与粗壮程度呈显著正相关（=0.89，<0.05），其他相关性不强（图6）。

图5 不同CaSO4添加量的菌丝CAT酶活性

图6 Ca浓度、菌丝生长情况与菌丝活性氧清除酶活性之间的相关性矩阵

3 讨 论

Ca元素是细胞壁重要的构成物质之一，也是部分酶类的活化剂，对细胞的渗透调节起到关键作用，也是参与食用菌信号转导的必需物质[10]。目前，Ca元素与食用菌生长的关系报道较少，主要以作为试验栽培过程的培养基配料（石膏、石灰或轻质碳酸钙等）的形式被研究。研究显示，含Ca配料的添加有助于菌丝生长、杂菌抑制及子实体品质提高[11]。

除菌丝生长速度外，本研究首次对Ca添加条件下的菌丝粗壮程度进行显微结构的观察，发现添加一定浓度Ca元素，能使菌丝变得更粗壮。同时，我们首次从菌丝生长速度、菌丝显微结构，以及活性氧清除酶系等3个不同角度综合评估了Ca元素添加对菌丝生长及金属胁迫的影响。综合分析显示，在CaSO40～20 g/L添加范围内，金针菇菌丝的生长速度及粗壮程度均得到显著的提升，并以15 g/L为最佳添加量；25 g/L添加量不利于菌丝生长，且产生了显著的活性氧等有害物质。本研究结果中不同Ca浓度添加下菌丝生长速度及粗壮程度的变化规律，与杨慧等（2017）[12]和陈玉斌等（2020）[13]的研究报道类似。

本研究为金针菇栽培和母种培养基Ca元素的添加提供了基础数据，后续将细化研究Ca促进金针菇菌丝生长的作用机理。

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[13] 陈玉斌, 张新伟, 顾家屹, 等. 钙离子和锌离子对金针菇菌丝生长的影响[J]. 安徽农业科学, 2020, 48(4): 43-45.

国家现代农业产业技术体系项目（CARS 24）；浙江省农业新品种选育重大科技专项（2016C02057）

，E-mail：Caiwm527@126.com。

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2095-0934（2020）06-421-04