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西方近代食用菌菌种知识在我国的传播及影响(四)

2015-08-23贾身茂王瑞霞

食药用菌 2015年4期
关键词:菌种菌丝食用菌

贾身茂王瑞霞

(1.河南省科学院生物研究所,河南 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)

西方近代食用菌菌种知识在我国的传播及影响(四)

贾身茂1王瑞霞2*

(1.河南省科学院生物研究所,河南 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)

3.4 洋菜试管菌种与扩大繁殖

(1)洋菜斜面菌种与锯屑培养基菌种。《香菰、朴蕈、平茸等之室内栽培法》(1936)一文中“(乙)菌种之制法”[19]这样叙述:“集约栽培菌蕈类,必须先得近于纯粹之菌种。而优良菌种,以纯粹培养所得之菌丝充之;惟在家庭内施行菌种之纯粹培养,则以寒天(即石花菜亦名东洋菜)加用蔗糖之培养基,最称便利。寒天培养基之调制法:称定细切之寒天50 gr(克,本文作者注),投于1 000 c.c(毫升,本文作者注)之水中,加热溶解,复加蔗糖50gr,略热使其溶解,次注入于已行杀菌之试验管中(即将试验管入于热气杀菌器中。温度150℃者,须经一小时,温度180 ℃者,只经10分钟杀菌而已足),深达4㎝为度。随即塞以绵栓,移置于锅内蒸之,每日一回,每回一小时,经过三日杀菌,趁其尚为液态时,倾斜放置之,即得斜面培养基。纯粹培养所用之胞子或菌丝,须用移植棒迅速移植于上述之斜面培养基,随即塞以绵栓,置于避光直射之适温处所,经过数日,则有白色菌丝蔓延于培养基之面上……”此段详述了利用斜面培养基接入孢子或菌丝培养出纯菌种。下面叙述的是用此菌种繁殖锯屑培养基菌种。

“锯屑培养基之调制法:取米糠 20%混于锯屑,充分搅棒,注加适当水分(此即用手试握之,以惟感水湿而无水滴为度),次压入试验管中(直径约一寸),俟达管高7~8分,塞以绵栓,更施行杀菌。锯屑培养基调制即毕,可采取寒天培养基繁殖之菌丝一片(不免有多少寒天附着),叮咛移植于锯屑培养基。放置适所,则不到一个月,即见白色菌丝蔓延于锯屑培养基之全体,此样菌种,供自用或贩卖均无不可。”

上述从斜面培养基菌种到锯屑试管菌种的过程,已是两级扩大繁殖培养,虽然都使用试验管,但开始用洋菜斜面培养基,而后用锯屑培养基。从菌种纯的标准与菌丝量多少的角度来衡量,这样两级培养,比孢子或菌组织直接接入锯屑培养基或厩肥培养基中,不仅纯度可靠一些,而且菌丝量也扩大了。这实际上已经是今天的菌种二级培养雏形。

(2)菇种与原菌种。在《科学的种菇法》的“第七章菇种”[16]中述及菇种的特征:“菇种(Spawn)实际上非如作物的种子,而与苗相仿佛,故称菇苗似更确当而易了解。菇种之制造,系由马粪或其他材料中取出最繁盛而蔓延之菌丝,以供将来繁殖之用者,故所谓菇种实即菌丝苗也。”这段话说明了“菇种”为菌丝,“……最可靠而能繁殖之菇种为胞子,即由菇之组织尚未至发芽期间之嫩菌丝也(本文作者注:此句原书作者表达欠准确)。此嫩菌丝,或用人工培养,或采自天然者皆可。普通栽培使用之菇种,即以此繁盛之嫩菌丝为基础,再培养繁殖为菌丝,吾人称此嫩菌丝为原菌种。”这段话说明了来自孢子、菌丝或组织的嫩菌丝为原菌种。

“在科学未发达时,所用原菌种多系采自野外自生之菌菇,品种经久不可靠,因其有杂种与失去生活力者,故其将来能否成为菌菇,皆不能定。而近世科学进步,用胞子或菇组织作纯粹之培养,即能任意作出原菌种。此可谓制造菇种之一大进步。在品种之改良与生产能力之增进方面,亦等于辟一新纪元。至于用原菌种再培养繁殖以制成菇种,则须视其制作方法之如何而异其形状。……”这里提出的“菇种”即菌种,“所谓菇种实即菌丝苗也”。并首次提出了“原菌种”的概念及其纯培养的科学意义:“此可谓制造菇种之一大进步。在品种之改良与生产能力之增进方面,亦等于辟一新纪元。”

(3)“原种菌”与“第二代栽培用之菌种”。在《科学的种菇法》“第十二章菌种制造法”[16]的开头讲解:“……昔日人工种菇,多以野生之菌丝为菌种,惟采此野生之菌种,颇为不易,乃以此菌种移于培养床,使作适宜之繁殖,再作菌种,此乃制造菌种肇端,其后渐次改进,乃有今日之菌种。”该章“第一节原种菌”[16]中,进一步叙述了原菌种的来源与用途:“原种菌以胞子或切细之菌菇组织,使发芽蔓延,有新嫩之菌丝群者,即为势力旺盛之菌种。此种原种之用途,可分为二种,(一)为立即培养于养菇床,以待菇之生产。(二)为培养于其他培养基中,以供制造第二代栽培用之菌种。”还讲:“作一次原种,反复培养时,普通在三年(即三次)培养以后,即无生产之价值。故以每年制造原种为佳。而在所谓原种之中,亦有新鲜与否,而成为菌丝势力强弱之区别。用作原种必须以新鲜旺盛者为佳。”这里在(二)中提出了菌种的二级繁殖程序为:“原种”到“第二代栽培用之菌种”。

该章“第二节普通菌种”中讲了用“原菌种”扩大繁殖“普通菌种”。“普通菌种”包括“砖形菌种”“片状菌种”及“圆筒形菌种”3种。

在“第七章菇种”[16]中,还分4节叙述了“砖形菇种Brick Spawn或English Spawn”“片状菇种Flake Spawn或French Spawn”“块状菇种Mill Track Spawn”“纯粹培养之菇种Pure Culture Spawn”的制作。对“纯粹培养之菇种Pure Culture Spawn”的形状详述为:“因其菌丝为纯粹培养,故菇种之形状,则由其所盛容器之形状而异,此菇种之初代即原菌种,最初将胞子或将菇之组织作为种子而生出之菌丝,将此出生之菌丝,再繁殖于消毒之培养基中,即为第二代纯粹培养之菇种矣。在此时由培养器中取出培养基,而使其干燥,即成菇种。故使用管子为培养器者,即成管状之菇种;使用瓶者则成瓶形。如美国米切尔商会之胞子纯粹培养菇种Michell's Spore Pure Culture Spawn即为瓶形之一例也。德国瓦尔克氏菇种,系以消化性麦秆,纳于玻璃管中,而将其消毒,其培养之菌丝,成管形状态。此种消化麦秆,现已成为专利品。”

“纯粹培养之菇种,绝对无杂菌混入,且菇之生长力甚强,而菇之生产亦较丰铙,然菇为畸形时,则其品质属于第二位。此种现象,乃菌菇过于繁盛所生之结果。因此使用纯粹培养之菇种时,其菇种之用量,可较其他菇种节省三分之一或一半。”这里提出的“原种菌”“栽培用之菌种”“第二代”及用“原菌种”扩大繁殖的“普通菌种”等名词,已是初步的菌种扩大繁殖的分级概念,为以后菌种繁殖分级称呼规范化提出了最原始的框架。这个时期菌种为两级扩大繁殖,为什么以后我国发展为菌种三级培养了呢?笔者推测,由于刚开始纯培养菌丝体菌种时使用的多为厩肥等培养基,已称为“原菌种”,随着科学技术的进步,后来在培养试管菌种时,培养基使用了琼脂斜面,这种“琼脂斜面菌种”比“厩肥试管菌种”容易识别杂菌,纯度更高,故称之为“母种”了。这种推测有无道理与可能,请专家批评指正。

(4)瓶装纯菌丝菌种。《西洋菌栽培法》(1935)一书“第九章西洋菌之种菌制造法”之“第五节贩卖用玻瓶式种菌(Bottle spawn)之制造法”[20]中介绍:“……目下东西诸国之种菌大都采用玻瓶式,盖此玻瓶式,均系纯粹培养,菌丝之蔓延与发育均甚佳良,故取之以供下种……今再将瓶状式制造法略述于下:制造方法 用洁净之玻瓶,乃取培养基(腐叶或马粪与腐叶之混合物)渐渐置入其中,加以镇压,置入之内,容量约瓶高之四分之三至五分之四,并与瓶之中央,宜留一直径5分大之直空道。于瓶底一寸以上处开始,直至瓶上部为止。如是置入后,乃用棉花紧塞瓶口,然后杀菌。杀菌时间在100 ℃之沸水中,经一小时即可,每日行一回,共行三日(即先用冷水加热煮沸后再经一小时)。如用高压时,则在15磅压力之下,经15~30分即可,行两日,每日一回。杀菌后待瓶冷却时,即可行接种,亦在无菌箱中举行,即取上述试验管内之种菌物(宜用新鲜者少许),约蚕豆大置入玻瓶内之培养基中(放入瓶之上部四周之培养基中),然后即将棉花塞瓶口,最后亦用酒精灯行杀菌即成,至此乃取瓶一一置于暗室中,室温在21℃左右最宜。经20日余,其菌丝可充满瓶中,然后应放置黑暗而冷凉之处,随时可供贩卖之用。自菌丝充满瓶中后,经半年之内,供栽培用时,成绩最良……”原书还附有两幅瓶装菌种制作过程及瓶装式菌种的图(77~78页),此处略。

瓶装纯菌丝菌种的发明与使用,不仅保持了菌种的纯度,而且菌丝体的量也扩大了许多,这对扩大栽培面积来说无疑具有重大的意义。玻璃瓶是菌种扩大繁殖的重要容器,在我国日后建立食用菌菌种生产技术体系时,仍然是经常使用的容器之一。

(5)评述。“洋菜斜面菌种与锯屑培养基菌种”“菇种与原菌种”“栽培用之菌种”“瓶装纯菌丝菌种”等概念及其繁殖程序的出现,为我国以后食用菌扩大繁殖与菌种分级,提供了原始雏形,指出了基本的思路与框架,其实用价值大,且影响深远。

3.5食用菌孢子的性

(1)食用菌分类地位及其“或为阴性,或为阳性,或阴阳合性”的孢子。裘维蕃在《食菌栽培之原理及实际(PRINCIPLES AHD PRACTICE OF MUSHROOM CULTURE)》[21](1941)一文中的“一、我国普通食菌之种类及其形态”中,除介绍了我国栽培的香菰亦称香蕈(Cortinellus Shiitake P.F.enn.)、草菇(Volvaria volvacea)、银耳(Tremella Fusiformis)、木耳(Auricularia auricular-juda A.Polytrichya)、洋蘑菇(Psalliota[=Agaricus]Campestris)外,也讲了食用菌的分类地位及宏观形态与微观结构。

“菌蕈者隐花植物之一种也,无叶绿素,或营腐生,或营寄生,其微而可纳于尘芥者有之,其大而如巨灵之掌者有之,其支族繁衍,大可别为四类:曰藻菌(Pnycomycetes),曰子囊菌(Ascomycetes),曰担子菌(Basidiomycetes),曰半知菌(Fungi imperfectii),然可食之菌,多属于担子菌类,其前述五种食菌亦同隶于此,担子菌者,因其繁殖之时辄生担子器(Basidium),小胞子(Sporidia)由此生焉。小胞子者,其功用如高等植物之种子,而其实质则异,盖种子者,一阴阳交配之结果也,其所含染色数为2X,胞子则否,或为阴性,或为阳性,或为阴阳合性,而其染色数则常为X也,此类胞子生成之方法虽略同,而与细枝末节则异,因此担子菌类中又可分为若干族及若干目,而食用菌者,又多属于高等担子菌族(Autobasidiomycetes)之伞菌目(Agaricales或 Hymeniales)胶菌目(Tremellales)木耳目(Auriculariales)及腹菌目(Hymenogasteromycetrales)等四目之中。”

“伞菌目中凡分五科,就中以裥褶菌科(Agaricaceae)之范围为最大,而所包括的食菌亦最多,香菰、草菇、洋蘑菇均属之,此科之形态,最为显著,综而述之,可分六部,曰伞(Pileus),曰裥(Gills),曰柄(Stipe),曰环(Annulus),曰脚苞(Volra),曰菌丝体(Mycelium),菌丝体则蔓延于营养物之中,此即山野农人之所谓根也,当其发育充足,环境适宜,遂形成为菌芽(Button),菌芽之中有原始之伞裥柄及一内膜(Partial),其全体则被于一外膜(Universal Veil)之中,及其发育渐成,菌柄及伞挺突而出,其外膜或残留柄端成为脚苞如草菇然,或则化成粉末,消失殆尽如香菰然,至其内膜则下垂成环如洋蘑菇然,或则仅留残迹如香菰然,或则全部消失如草菇然,此种形态恒有一定,故亦以之作鉴别标准之一项焉。”

“银耳属于胶耳科(Tremellaceae),木耳属于木耳科(Auriculariaceae),两者外表略同,实质则异,考两者的菌体(Sporophore)皆为胶质之组织,此胶质物之中,满布菌丝(Hyphae),当其达于胶面之时,则生成担子器,银耳之担子器为并列之四细胞,每细胞则伸出一担子枝,小孢子由此生焉,木耳之担子器则异是,盖为纵裂之四细胞也。”

以上诸段叙述了食用菌的分类地位,担子菌的形态与结构,以及孢子发生于担子器的特征,孢子的“性”特征,“染色体”及其“X”“2X”等。这些知识,为我国以后研究食用菌的育种、制种奠定了理论基础。

(2)性同体(Homothallism)与性异体(Heterothallism)。该文在“二、生活史及遗传变异”中叙述了许多新的科学概念:“自小胞子发育以至形成子实体中之经过可称之谓生活史(Life Cycle),各种食菌之生活史虽于细枝末节之而略有差异,而于大体则均相似,故可综而论之,高等植物有雌花雄花之分,性之区分颇为显著,菌蕈之中也有此种现象,即所谓性同体(Homothallism)及性异体(Heterothallism)是,一九〇四年Blakeslee氏始见之于毛霉菌中,其后Bensaude,Kniep,Mounce,Sass等氏相继研究之,于是真相大明(前文曾言之),小胞子或为阳性(或正性),或为阴性(或负性),或为正负合性,今仅由一正性胞子或负性胞子单独发芽生长,则永不能生成菌体或子实体,必待正负两胞子交配之后,然后能生成菌体者,此之谓性异体,反之,苟小胞子发芽生长,不待交配而能生成菌体者,此之谓性同体,今先就性异体之生活史言之。

当正负两胞子所生之单核菌丝(Mono caxgon)相遇之时,即发生一种交接现象,正胞与负胞生成交接管,而正胞之胞核遂输入负胞中与负核相并存而无媾合现象(Fusion),由此以往,所生之菌丝皆为双核世代(Dicaryon),当担子原器形成之时此两核即进入其中,且行媾合成为一核(2X),随即行减数分裂而复归于两核其一正而一负,此两核更各行普通分裂一次成为四核,其中二为正性,而二为负性,此四核者继而进入小胞子中,成为小胞子之核,吾人知每一担子器普通恒生四枚小胞子,则每一担子器上当有两正性胞子及两负性胞子矣(参考图)(图1),此其性异体之由来也。”

图1 裘维藩先生1941年论文中的食菌有性繁殖之生活史图解

“性同体之发生,如此稍异,即当正负两核媾合之后,两性即不分开 ,减数分裂后所生成之四核,皆具有正负两性,因此小胞子之核亦具有正负两性者也。其后小胞子发芽即生成双核菌丝,此时正负两核始行分开,在性同体中,无单核菌丝之世代也,由上述诸端观之,可知自小胞子发育而成为子实体之间,在形态上固有菌丝体,菌丝根(Rhizomorph)菌芽等之经过,而在内部尚有性之变化也。”

这三段把食用菌的性及其有性繁殖的生活史讲解得十分透彻。还提到单核菌丝、双核菌丝、染色数、X、2X、减数分裂、普通分裂、性异体、性同体等概念,这些知识无疑对我国食用菌工作者是崭新的有益的,大大开阔了科学的眼界。

(3)无性分殖、裂生子、遗传变异、单孢子分离。该文还讲到:“菌丝于某种情形下,又能行无性分殖而成为多量之裂生子(Oidiospore),如金钱菌及香菰皆有此现象,亦可作为繁殖之用,担胞子之数目,亦仅有两枚者,此中又可分为两类,即(一)每一小胞子中仅有一单性核,(二)每一小胞子中有双性核,第二类之现象在洋蘑菇中常常见之,今将洋蘑菇之情形论之。

洋蘑菇普通有栽培及野生者两类,栽培品种之担子器常生成小胞子两枚,而野生品种则为四枚,栽培品种中又可分为三种变种,即白色种,褐色,及乳黄色种是也,白色品种之栽培最为普遍,就今日各专家研究之报告观之,则品系间常发生遗传变异之现象,如在白色品系间发生乳黄色之品系是也,进之白色品系在营养繁殖过久之后,则所生之菇,逐渐变小而少,苟运用单胞子分离法以培养之,则依然能恢复其生长之旺盛焉。

食菌既有性之关系,又有遗传变异之痕迹可寻,则在栽培上,将来可注意者,一、利用遗传变异作为品系之选择,二、纯系杂交是否有杂种强盛性(Heterosis),三、环境因素是否能影响遗传变异如野生之白色洋蘑菇通常为四枚小胞子,栽培者则为二枚一小胞子,栽培品系间有时也发生一至四枚小胞子之变异,此种变异因何而起,在栽培上之重要性如何,皆为吾人急欲研究者。”

此段讲的无性分殖、裂生子、营养繁殖、遗传变异、单孢子分离等知识也是崭新的,但此时还未认识到孢子有“极性”,这一问题是随后期真菌科学的发展而解决的。

(4)菌种的重要性。该文在“五、种菌制造之必要”[21]中讲到:“种菌(Spawn)制造事业在欧美已极发达,我国虽具有如许欧美之栽培食菌,以种菌制造事业仍属罕见,此亦我国栽菌事业不发达原因之一,吾人何以需要种菌,(一)菌蕈之种子太微小不易发芽,非专门者不易措手,(二)种菌为发育中之菌丝,其蔓延及繁殖之能力强大,具产菌之期不远,(三)种菌易于运输,便于推广,凡可行人工栽培之菌蕈皆可制造种菌,如香菇及银耳之种菌可以木屑培养之,草菇之种菌可以腐草秆培养之,洋蘑菇之种菌可以堆肥及麦粒培养之,凡此种种,在欧美及日本业已有试验于前,吾人仅须追踪于后,以本地材料,加以试验,则其成功自有把握,今后我国农业机关,如有鉴于栽菌事业为重要之农林副业之一种,则为农民想,为整个农村经济想,种菌制造所之创设实为农业要图之一。”语重心长地指出了发展菌种事业对栽培食用菌的重要性:实为农业要图之一。既肯切,又卓有远见,对我国发展菌种业具有重要指导意义。

(5)述评。裘维藩先生所撰《食菌栽培之原理及实际(PRINCIPLES AHD PRACTICE OF MUSHROOM CULTURE)》一文是民国时期传播食用菌栽培理论知识与实践的一篇标志性论文,其中涉及食用菌个体发育的菌种知识的内容全面系统:“‘或为阴性,或为阳性,或阴阳合性'的胞子”“性同体(Homothallism)与性异体(Heterothallism)”及其特征、“无性分殖、裂生子、遗传变异、单胞子分离”“菌种的重要性”等。这些均是首次在食用菌领域阐述的新理论、新观念、新知识。首次提出了“担子器及其上生四枚胞子”“单核菌丝”“双核菌丝”“减数分裂”“染色体”等食用菌个体发育过程中各个阶段的新术语。无疑是育种、菌种生产极其重要的理论基础。对双孢蘑菇的担子器上只有两枚担孢子的现象阐述,也属最早在国内报道。裘先生不愧为我国食用菌分类和驯化栽培的先驱。

3.6国外食用菌菌种商品化生产信息

在近代真菌理论知识的指导与食用菌生产需求的推动下,20世纪初,西方国家食用菌菌种商业化得到了长足发展,随着菌种技术的不断改良,纯度的不断提高,在先进国家率先形成了一些专业生产与经营食用菌菌种的企业,菌种产业应运而生。如邹秉文在《种蕈新法》[12]中介绍:“今有纯种菌丝公司(Pure culture Spawn Company,Columbia,Missouri,U.S.A.)者专买此项菌丝转,不可谓非一大进步也。”胡昌炽在《中国食用蕈种类与西洋蕈培养法》[17]一文中介绍的:“蕈种贩卖所介绍数处如下……”翰章、萧苇在《科学的种菇法》一书中的“第七章菇种”之“附世界各国之菇种贩卖所”[16]部分,也介绍了法国、英国、美国、日本的多家菌种贩卖机构。

由此可以看出,20世纪上半叶在一些科学发达的国家已经出现专业化的食用菌菌种生产与经营企业,这无疑对我国食用菌行业的发展也起到了引领作用。

3.7西方近代食用菌菌种知识民国时期传播遗产评述

民国时期是西方近代科技在我国传播的高峰时期,真菌理论知识及食用菌栽培技术也不例外,据笔者查阅,在这个时期(1912—1949)国内出版的食用菌栽培及有关的图书达20余种,论文百余篇,这些文献主要传播了西方食用菌的生物学基本理论知识及实用栽培技术、制种技术。主要内容如下。

(1)西方生物命名的双名法及真菌的分类系统,食用菌的分类地位等。在这个基础上,也引起了国内学者开始调查食用菌野生资源与考察当时的各种食用菌的生产状况。

(2)食用菌生物学的基础理论知识,如宏观的形态与微观的结构、个体发育、营养与繁殖生理等及其科学术语等。不仅指导了当时食用菌栽培与菌种技术的改良,而且这些理论知识直到现在还有其应用价值。

(3)食用菌栽培技术,主要是先进的西方双孢蘑菇栽培技术与木屑瓶栽技术。这些均是科学的新法栽培技术,也促进我国食用菌新法栽培的形成与发展。

(4)食用菌菌种知识与技术。为我国研制多品种的菌种开辟了新的道路,为以后形成我国独有的食用菌菌种生产技术体系奠定了理论基础。

民国时期传播的这些食用菌理论知识与技术,比晚清传播的知识从理论上和科学性上更深入和规范,为我国食用菌产业的崛起奠定了初步的基础,具有深远的历史意义。

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