不同光质LED光照对草菇菌丝生长速度、菌丝分支与生物量的影响

侯立娟，李正鹏，林金盛，马 林，李辉平，曲绍轩，姜建新，邹秀龙，杨华平，李长田，蒋 宁，*

(1.江苏省农业科学院 蔬菜研究所，江苏省高效园艺作物遗传改良重点实验室，江苏 南京 210014； 2.上海市农业科学院 食用菌研究所，上海 264025； 3.江苏江南生物科技有限公司，江苏 丹阳 212300； 4.吉林农业大学 植物保护学院，吉林 长春 130018)

营养因素和环境条件是食用菌生长发育所必需的，其中营养条件主要包括碳源、氮源、碳氮比、矿质元素等；而环境条件主要包括温度、湿度、光照、pH、CO2和O2浓度等[1]。目前对食用菌生长发育所需的环境条件中如温湿度及CO2浓度等方面的文献报道比较多，而对于光照对食用菌生长发育影响的研究较少也比较缓慢，已经滞后于快速发展的食用菌种类和工厂化生产的技术要求[2-4]。近年研究表明，发光二极管LED为半导体固态冷光源，可发出单色可见光，具有光质纯、光效高、波长类型丰富、光照度与光谱能量调制便捷等优点，呈现出传统光源无法比拟的光电优势[5]，现已广泛应用于蒜苗、茄子、番茄、黄瓜等作物栽培上，而在食用菌尤其是如何科学地应用LED光照在草菇的栽培中鲜见报道。本研究通过采用LED灯调制不同红蓝光比例的光质，以白光为对照，研究不同光质条件对草菇菌丝的生长速度的差异，以期为工厂化栽培草菇科学应用LED光源对草菇的生长和品质等方面的研究提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试菌株

草菇菌株为V23，由江苏省农业科学院蔬菜研究所食用菌研究室保存。草菇的母种培养基为PDA培养基:马铃薯200 g，葡萄糖 20 g，琼脂 20 g，水1 000 mL，pH 值自然。

1.2 LED光源设计

本实验采用的LED光源为南京植生照明有限公司提供，以镝灯为对照，设置是红光、蓝光，以及不同红、蓝光的比例，使用OHSP-350P光谱照度计手持调整光通亮子密度，各处理的光谱处理见表1所示。

表1 不同LED光源设计及指标

1.3 试验方法

1.3.1 菌丝生长速度的测定

首先将供试菌株V23接种在PDA平板培养基上，于32 ℃培养活化 5 d。在活化已长满V23菌丝生长边缘均匀打孔，取直径约为5 mm长满菌丝的培养基接入PDA培养基中，放入32 ℃培养箱中培养，最后在新配置的PDA 培养基上接种菌种块，用封口膜封口，待菌丝已经萌发，均培养2 d 的平板放入不同光质LED光源的光下照射，一共设计5个处理，分别为白光、红光、蓝光、红光∶蓝光为1∶1、红光∶蓝光为1∶2、红光∶蓝光为2∶1，以上处理每天定时测定并记录菌丝的生长速度及长势。接种后每隔24 h测定其菌丝生长速度，以其中一个处理长满平皿结束测量，用游标卡尺定时测量菌落直径[6]。

1.3.2 菌丝分支的测定

菌丝分支之间的距离的测定方法参考文献[7]稍有修改，首先将草菇的菌种接种在插有载玻片PDB 培养基上，于32 ℃培育到第2天，将爬到载玻片的菌丝悬浮在含有2.5μg·mL-1荧光增白剂28(Sigma)，然后将载玻片的菌丝在显微镜下使用紫外线灯观察菌丝分支的距离，图片保存后并记录菌丝分支的距离。分别测得6个光源处理下的菌丝分支距离，每个处理重复5次。

1.3.3 菌丝生物量的测定

培养基采用市售CPDB培养基：24 g定容至l L。将CPDB培养基分装于250 mL锥形瓶内，每瓶装100 mL，每个处理4个重复。然后取活化后的V23草菇菌种置9 cm的平板，挖去接种点为中心向外辐射1 cm区域于均质仪中，加入100 mL无菌水，打碎10 s，取1mL菌种接入含100 mL PDB的250 mL三角瓶中，120 r·min-1，32 ℃培养，将各个处理的4瓶菌丝收获后分别放在-50 ℃冻干燥机中充分干燥，称其菌丝干重[8]。

1.4 数据处理

采用Excel 2007 软件进行数据处理，利用DPS统计分析软件对数据进行显著分析处理，大写字母代表显著水平P<0.01，小写字母代表显著水平P<0.05。

2 结果与分析

2.1 不同光质LED光照对草菇菌丝生长的影响

由表2、图1可以看出，草菇在红光、蓝光和不同比例红蓝光处理下，菌落的颜色、边缘整齐程度和菌落形态均没有显著差异，在菌丝长势上，白光、红光和蓝光的菌丝长势表现一致，红光与蓝光比为2∶1的菌丝较弱，红光与蓝光比为1∶2的菌丝较强，而红光与蓝光的比为1∶1菌丝长势表现为强，说明不同光质LED光源对菌丝的长势影响较大，而对菌丝形态的影响不明显。

表2 不同光质LED光照对草菇菌丝生长的影响

图1 不同光质LED光照对草菇菌丝生长的影响Fig.1 Effect of different light quality LED light sources on mycelium growth of straw mushroom

2.2 不同光质LED光照对草菇菌丝生长速度的影响

由图 2可以看出，红光、蓝光和不同比例的红蓝光对菌丝的生长速度的影响表现出明显的差异。由于草菇的菌丝生长速度非常快，不同光质对菌丝每天生长的影响不同。菌丝生长的第1天，红蓝光1∶2还有CK的菌丝生长速度与红光和蓝光的生长速度呈显著差异(P<0.05)，但与红蓝光比例分别为1∶1和2∶1菌丝生长速度无显著差异(P>0.05)；菌丝生长的第2天，发现红蓝光1∶2的菌丝生长速度最快，而蓝光和红蓝光比例为2∶1菌丝生长速度最慢，并且红蓝光1∶2的菌丝生长分别与CK、红光、蓝光、红蓝光比例为1∶1的菌丝生长速度呈显著差异(P<0.05)；菌丝长到第3天，红蓝光1∶2的菌丝生长速度最快，红蓝光比例为2∶1菌丝生长速度最慢，红蓝光比例为1∶1的菌丝生长速度与红光、蓝光、红蓝光比例为1∶1的菌丝生长速度呈显著差异(P<0.05)；菌丝生长到第4天，红蓝光比例为1∶2和1∶1的菌丝的生长速度为最快，并与其他处理呈显著差异(P<0.05)；而观察到菌丝第5天时，各个处理的菌丝生长速度并没有显著差异。从以上的结果分析，不同LED光源的光质对菌丝生长速度影响很大。监测草菇整个菌丝生长情况，发现红蓝光比例为1∶2对菌丝的生长有显著的作用，并且持续保持领先有促进作用，其次是红蓝光比例为1∶1，并且LED光源的光质对菌丝的影响主要集中在前期，到菌丝后期作用不大。

同一处理时间下，不同处理间没有相同小写字母表示差异显著(P<0.05)。Bars in the same treatment time without the same lowercase letters indicated the significant (P<0.05) difference.图2 不同光质LED光照对草菇菌丝生长速度的影响Fig.2 Effect of different LED light quality on hyphae growth rate of straw mushroom

2.3 不同光质LED 光照对菌丝分支的影响

不同光质LED光源对草菇菌丝分支的影响见图3。对照、蓝光和红光的菌丝分支距离比较大，并且单独红光和蓝光与CK的菌丝分支的距离没有显著差异；蓝光∶红光的比例为2∶1比CK的菌丝分支距离减少了11.56%，蓝光∶红光的比例为2∶1与CK的菌丝分支距离呈极显著差异(P<0.01)；蓝光∶红光的比例为1∶1与CK相比，菌丝分支减少了16.03%，蓝光∶红光的比例为1∶2 的菌丝分支距离比CK的菌丝分支距离减少了15.13%，并且蓝光∶红光的比例为1∶1与1∶2 的菌丝分支距离分别与CK呈极显著差异(P<0.01)。从数据分析上看，CK的菌丝分支距离比较大，菌丝长势相对较弱；而蓝光∶红光的比例为1∶1的菌丝分支距离比CK 的菌丝分支距离减少了16.03%，从表型上看，蓝光∶红光的比例为1∶1的菌丝长势最强； 而蓝光∶红光的比例为2∶1的菌丝分支距离比CK 的菌丝分支距离减少了7.81%。

不同处理间没有相同大写字母表示差异极显著(P<0.01)。下同。Bars without the same lowercase letters indicated the significant (P<0.01) difference. The same as below.图3 不同光质LED光照对草菇菌丝分支的影响Fig.3 Effect of differernt light quality LED illumination on mycelium branch of V.volvacae

2.4 不同光质LED光照对草菇菌丝生物量的影响

不同LED光源的光质对草菇菌丝生物量的影响见图4。红光∶蓝光的比例分别为1∶1和1∶2与CK的菌丝生物量呈极显著(P<0.01)差异；红光∶蓝光为1∶2的菌丝生物量比CK的菌丝生物量提高28.29%；红光∶蓝光为1∶1的菌丝生物量比CK的菌丝生物量提高19.97%；单红光、单蓝光和红光∶蓝光分别为1∶2与CK的菌丝生物量差异不显著。

图4 不同光质LED光照对草菇菌丝生物量的影响Fig.4 Effect of differernt light quality LED illumination on mycelium biomass of straw mushroom

3 讨论

光照是食用菌生长发育过程中一个重要因素，不同品种食用菌对不同波长可见光的反应不同以及同一种食用菌的不同生长发育阶段对光照、光质的要求均有差异。光照既可刺激真菌发育，也可抑制真菌发育[9-11]，光照的作用机制是复杂的，并受其他环境因子或营养因子的影响[12]。目前普遍认为食用菌营养生长阶段不需要光线诱导，但强光对菌丝生长具有抑制作用[13]。

光照不仅能影响食用菌菌丝体的生长速度、菌丝体密度和颜色等生物学形态，还对食用菌生理生化过程、营养物质代谢具有调控作用[1，12]。光线波长是光线影响食用菌菌丝和子实体生长发育非常关键的因素，不同波长的光线对食用菌菌丝及子实体生长的作用不同，波长相同的光线对不同食用菌品种的菌丝生长发育的影响与对原基形成的影响也不尽相同[12]。据报道，光可以诱导一些食用菌原基的形成，同时对另一些食用菌品种的菌丝具有阻碍甚至有害的作用。如光谱中适量紫外光、蓝色光对香菇[14]、平菇、金针菇[15]等食用菌的原基形成有促进作用，其他波段的光线基本是无效的；而同样是蓝色区域反而对灵芝、平菇、凤尾菇[16]、猴头菌菌丝生长均有害，香菇、木耳、银耳等反应不灵敏；红色波段的光线相对于其他波段光线对食用菌菌丝生长阻碍作用较弱[17]。Davinia等[18]试验证明，白色、红色及蓝色光谱区域对单双核菌丝均有阻碍作用，认为435.8 nm可诱导平菇出菇，从我们的试验结果可以看出，单独的红光和蓝光对草菇的菌丝生长速度具有抑制作用，这结果与上述报道相吻合，以上试验说明食用菌菌丝可能在蓝色光谱区域有一个光线受体，在菌丝生长阶段接受光照会不利于菌丝生长，而在一个特定的阶段，接受光照会促进原基的形成[10]。最新研究发现，LED光源的不同光质对金针菇、滑菇、黑木耳的菌丝的影响显著。红光、黄光、黄蓝光、蓝光适合金针菇菌丝的生长；黑暗、红绿光、紫光则不利于其生长；红光和黑暗条件适合滑菇菌丝的生长，蓝光、白光、黄蓝光则不利于其生长；红光、绿光、蓝光适合黑木耳菌丝的生长，红绿光和紫光则不利于其生长[19]。

适当的光刺激有利于菌丝的生长和生理成熟的菌丝扭结成原基[20]。一般认为，散射光能促进平菇、香菇、金针菇等大多数食用菌子实体原基形成和分化。后经试验证明，散射光并非所有食用菌有性发育的最适光质。在工厂化栽培中采用蓝光诱导对金针菇子实体原基形成[21]；Leathem等[22]报道蓝光刺激香菇原基形成和分化，而在草菇的栽培中对草菇的原基形成的时间、数量的影响还未见报道，这也是我们下一步要研究的内容。

同时，光的剂量和处理方式也会影响食用菌的发育，据报道香菇在出菇前20 d进行光照处理，灰盖鬼伞进行12 h光暗处理等均可以诱导原基形成和分化[23]。本实验指出，LED光源对草菇菌丝分支即生物量的影响比较显著。菌丝生长形成分支，进而形成网状结构称为菌丝体。菌丝分支的距离大，菌丝稀疏，菌丝长势相对较弱，菌丝分支距离小，菌丝浓密，菌丝的长势相对较强，从图3可以看出，红光与蓝光的比例为1∶2和1∶1时菌丝的分支距离有显著变小，菌丝浓度、菌丝的长势也相对较强，同时测定菌丝的生物量，也表现出菌丝生物量显著高于对照处理。

通过以上的文献报道和试验数据，LED光源对食用菌的营养生长和生殖生长的影响显著，目前LED光源对食用菌生长发育、产量品质的影响的系统研究进展还比较缓慢，尤其在草菇的栽培上，应进一步确定最佳的光照强度、光周期参数，明确不同光质对子实体的发育及产量的影响，为工厂化利用LED光源提供理论基础。

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