若干香菇菌株出菇性状与产量的相关性及因子分析

董 辉 尚晓冬 曹 晖 彭兆旺 廖志敏

(1.上海市农业科学院食用菌研究所,上海 201400;2.上海丰福食用菌科技有限公司,上海 201717)

香菇 (Lentinus edods)是一种重要的食药兼用真菌,是世界上发展速度最快的菌类之一[1],其人工栽培在我国具有悠久的历史[2]。在香菇的育种工作中,需要对其若干性状进行综合考量,研究性状间的相互联系,这对杂交育种中的选育目标性状的把握,具有实践指导意义。

在应用数理统计研究蕈菌栽培领域各性状之间,以及各性状与经济目标之间联系的试验中,多采用相关性分析和因子分析的方法分析性状间的内在联系。林芳灿[3]对香菇平均菇重、菇数、菇峰期3个性状与产量间相关及通径分析结果,这3个性状对产量的决定系数高达96.41%,成为影响产量的主要因子。林范学等[4]对22个香菇菌株的16个数量性状的因子分析得到5个弱相关的主因子成分,方差贡献率达到85.71%。江枝和等[5]对硒镧复合作用下姬松茸氨基酸数量性状进行因子分析的结果,姬松茸氨基酸的17个数量性状可提取为2个公因子,其累积方差贡献率达93.66%,较好地反映这些性状所包含的信息。段宁等[6]对不同质量天麻种的株数、茎粗、株穗长、有效开花数、株有效数和成果率进行相关性分析,结果表明,有性杂交态势性状对成果率的影响差异明显,因此选择质量好的母麻种是天麻进行有性杂交的关键。前人在蕈菌栽培方面应用相关性分析和因子分析中,菌株选择范围小,采集的性状较少,尚未见对性状在菌株间的相互联系做综合性评价的报道。本研究拟采用上海市农业科学院食用菌研究所保藏的68个香菇菌株,采集包括质量性状、时间参数和数量性状在内的性状指标计20项,以期得出可推及香菇菌株性状间联系的一般性结论。

1 材料与方法

1.1 实验材料与仪器 供试菌株来自上海市农业科学院食用菌研究所,所需培养基为PDA培养基、木屑培养基。主要仪器有:试管,TOMY SS-325型高压蒸汽灭菌锅,BOXUN BSP-250型恒温恒湿培养箱,超净工作台,分析天平,直尺。

1.2 实验方法 从液氮库中取出香菇菌株进行活化和纯化后,将PDA试管的香菇菌丝转接至木屑培养基菌包中,每个菌株设置5个重复,于20℃暗黑条件下培养,测量并计算菌株菌丝的生长速度。将木屑培养基菌包的菌株培养至菌丝发满菌包后,按照菌株类别,将菌丝由菌包转接至菌棒,每个菌株接20个菌棒,置于25℃恒温恒湿培养室中,常规管理,待其转色成熟后进入栽培出菇管理阶段,将转色成熟的菌棒转置于出菇房中,每个菌株以20个菌棒为1小区,随机区组排列,3次重复,常规管理。

1.3 香菇菌株生物学性状指标的测定 根据香菇DUS标准,采用发育正常的子实体,记录各项测定的生理指标。按照试验设计的需要,测定包括香菇菌株生理发育栽培过程的20个性状指标。每小区随机抽取4个菌棒,采用spss软件和excel在微机上进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 性状间差异显著性检验 对香菇菌株间各性状进行差异显著性检验,方差分析表明 (表1),20个性状间存在极显著差异,故可以进行后续分析。

表1 方差分析表

2.2 性状间相关性分析 各性状分别表示为:x1菌盖颜色,x2子实体型,x3菌棒软硬程度,x4肉质,x5鳞片有无,x6原基期,x7菇峰期,x8转潮期,x9菌丝长速,x10菌盖直径,x11菌盖厚度,x12菌柄直径,x13菌柄厚度,x14菌盖柄长度比,x15菌盖柄宽度比,x16单棒菇数,x17单棒产量,x18单菇鲜重,x19生物学效率,x20污染率。由表2得知,单棒产量与菌盖颜色呈显著的弱正相关;与子实体型、菌棒的软硬程度、肉质、盖柄长比、盖柄宽比、污染率无相关性;与鳞片的有无、原基期的长短、单棒菇数、生物学效率呈极显著的正相关;与转潮期、菌丝长速呈弱的负相关;与菇峰期、菌盖直径、菌盖厚度、菌柄直径、菌柄厚度、单菇鲜重呈极显著的负相关。

单菇鲜重与菌盖颜色、子实体型、菌帮软硬、转潮期、盖柄长比、盖柄宽比、污染率无相关性;与肉质、菌丝长速呈正相关;与鳞片的有无、单棒菇数、单棒产量、生物学效率呈极显著的负相关;与原基期、菇峰期、菌盖直径、菌盖厚度、菌柄直径、菌柄厚度呈极显著的正相关。肉质与菌盖颜色、菌盖直径、菌盖厚度、菌柄直径、菌柄厚度呈显著的正相关;与子实体型、菌棒软硬、鳞片的有无、菌丝长速、盖柄长比、单棒产量、生物学效率、污染率无相关性;与原基期、转潮期、菇峰期、单菇鲜重呈弱的正相关;与盖柄宽比、单棒菇数呈弱负相关。

由此可以看出在有关种质资源评价的指标中,原基期、单棒菇数和菇峰期,以及表征单菇结构的若干性状,都可以从正、反两个方向作为评价和预测产量的指标。单菇鲜重和肉质2项评价指标亦然。而作为核心评价标准的单棒产量、单菇鲜重和肉质3个指标中,单棒产量和单菇鲜重呈极显著的负相关,而肉质与此两者无相关性。因此在种质资源评价体系中需要做全面的综合考量。

表2 菌株性状间相关系数表

2.3 性状间因子分析 以spss数据处理软件,对20个出菇性状进行因子分析 (R型因子分析,主成分提取法)

(1)主因子成分的抽取。由表3得到性状变量的特征值、方差及累积百分比,根据因子特征值从大到小的因子提取原则和主因子成分的抽取标准,将特征值大于1的前6个因子作为主因子,其提取平方和的累积贡献率达到73.22%,由此可得这6个主因子成分可以解释73.22%的性状变量信息。

(2)旋转因子载荷。表4为方差极大正交旋转后的因子载荷矩阵,初始因子载荷矩阵通过因子转换矩阵的作用得到正交旋转矩阵。由表4可知,第一因子包括x7菇峰期,x10菌盖直径,x11菌盖厚度,x12菌柄直径,x16单棒菇数,x17单棒产量,x18单菇鲜重,x19生物学效率的作用;第二因子包括x4肉质,x15菌盖柄宽比的作用;第三因子代替了x3菌棒软硬程度,x20污染率的作用;第四因子包括x2子实体型,x8转潮期的作用;第五因子包括x9菌丝长速的作用;第六因子包括x14菌盖柄长比的作用。主因子F1包括与出菇产量相关的性状,可称之为产效因子,其中单棒菇数、单棒产量、单菇鲜重和生物学效率是反映产量的直接指标;菇峰期是出菇采收的时间参数;菌盖直径、菌盖厚度、菌柄直径为衡量单朵菇质量的指标,可间接作为产量的衡量标准。且菇峰期与反映单朵菇质量的菌盖直径、菌盖厚度、菌柄直径为正向协同关系,与反映直接产量效益的单棒菇数、单棒产量和生物学效率为负向协同关系,与单菇鲜重为正向协同关系,此结论与林范学[4]等的研究结果一致。主因子F2包括衡量单朵子实体质感的肉质指标和衡量单朵子实体菇形协调性的菌盖柄宽比指标,可称之为单菇质量因子,且肉质与菌盖柄宽比为负向协同关系。主因子F3包括反映菌丝在菌棒中吸收营养,完成转色过程中对菌棒的影响程度的菌棒软硬程度和反映菌丝在接入菌棒生长阶段被杂菌侵染程度的菌棒污染率,菌丝在完成转色对菌棒的作用与菌株的不同以及菌株与外界环境的相互作用有关,菌丝在菌棒的生长过程中同样受到菌株差异性和外界环境的双重影响,因此F3可称之为菌丝菌棒互作效应因子,且菌棒软硬程度与污染率呈正向协同关系。主因子F4包括子实体着生方式的子实体型和衡量出菇潮次时间的转潮期,可称之为着生及潮次因子,且子实体型与转潮期呈负向协同关系。主因子F5包括衡量菌丝生长速度的指标,可称之为营养生长因子。主因子F6包括衡量单朵菇形结构的菌盖柄长度比,可称之为结构因子。

表3 总方差解释

表4 香菇20个性状的旋转因子载荷矩阵

3 讨论与结论

本研究将相互影响、部分彼此之间有关联的20个出菇性状,按照相关系数的显著性和相关系数的得分,归纳出对产量有关联的性状指标,其中菌盖直径与单棒产量的相关性方向为负向,与于海龙[7]等的研究结果不同。按照对总信息解读的贡献归纳为6个主因子成分,对菌株出菇性状信息进行概括,以期在良种的人工选择工作中对菌株的目标性状进行有针对性的筛选,为香菇杂交育种工作中的目的性状的选择提供指导思路。本研究所采集的性状指标是在实验菇房中获得,对于栽培条件、自然环境迥异于菇房的情况,还需作进一步的分析和探究。

从相关性分析中得到与产量有正向和负向作用的若干出菇性状,从因子分析中,抽取6个主因子成分解释所包含的信息量,包括产效因子、单菇质量因子、营养生长因子、着生及潮次因子、结构因子及菌丝菌棒互作效应因子。在林范学等[4]的研究基础上对菌株来源的广泛性和采集性状的范围进行了扩展,为实现香菇栽培的经济目标提供参考和借鉴。香菇的性状在菌株潮次之间的分布及在特定栽培条件下受环境影响程度等,还有待于进一步的探究。

[1]张树庭,陈明杰.香菇产业的过去现在和未来[J].食用菌,2003,25(1):2-4.

[2]张寿橙,赖敏男.中国香菇栽培历史与文化 [M].上海:上海科学技术出版社.1994:3-5.

[3]林芳灿.香菇主要数量性状的遗传相关及通径分析[J].食用菌学报,1995,2(2):9-12.

[4]林范学,程水明,潘迎捷.香菇数量性状的因子分析 [J].菌物学报,2004,23(4):502-507.

[5]江枝和,肖淑霞,翁伯琦,雷锦桂,唐翔虬,王义祥.硒镧复合作用下姬松茸氨基酸数量性状的因子分析 [J].热带农业学报,2010,31(12):2234-2237.

[6]段 宁,卢学琴.天麻质量与有性杂交态势关系的研究 [J].中国食用菌,2005,24(2):6-9.

[7]于海龙,郭 倩,杨 娟.杏鲍菇主要农艺性状与单菇产量的相关分析及通径分析 [J].安徽农业科学,2009,37(27):13024-13025.