O2和CO2浓度对黑木耳菌丝生长及出耳的影响

戴肖东 韩增华 马银鹏 张丕奇 陈 鹤 张介驰

（黑龙江省科学院微生物研究所，黑龙江哈尔滨150010）

黑木耳（Auricularia heimuer）[1]是我国主要的食用菌栽培品种之一，近几年生产规模迅速扩大，工厂化生产正是发展趋势。黑木耳在菌种生产和菌包制备等环节基本可以实现机械化、自动化、智能化，出耳环境工厂化调节能力显著提升[2]。根据黑木耳生长特性，通过对其生长各阶段的环境参数调控，实现精准、可控栽培，是研究者追求的目标。环境中的O2和CO2对食用菌菌丝生长和不同发育阶段子实体生长都有一定影响[3-4]，在食用菌生长环境智能控制系统设计中，也将CO2作为主要指标[5]。研究O2和CO2对于黑木耳菌丝生长及子实体发育的影响，可为黑木耳栽培环境条件的精准调控提供理论参数。

1 材料与方法

1.1 供试材料

黑木耳菌株：黑29、黑威15号，由黑龙江省科学院微生物研究所菌种保藏中心提供。

培养基有①综合PDA培养基：马铃薯20%（煮汁），葡萄糖2%，磷酸二氢钾0.3%，硫酸镁0.15%，蛋白胨0.05%，琼脂粉1.4%；②木屑培养基：木屑83%，麸皮15%，石膏1%，石灰1%。

培养设施及测定仪器有①培养箱：自行设计的两种密闭的培养装置，包括O2和CO2钢瓶、气体流量计、培养箱三部分，由软管连接，密闭培养装置设有进气孔、出气孔，保持箱体内气体浓度相对平衡（图1）；②氧气浓度测定仪：科尔诺GT901-O2-IR（0%～50%）；③二氧化碳浓度测定仪：科尔诺GT901-CO2-IR（0%～5%）、Telaire TEL7001（0%～1%）。

图1 试验培养装置示意图

1.2 试验方法

1.2.1 不同O2浓度处理黑木耳菌丝培养试验

黑29和黑威15号接种平板培养基后25℃培养，菌丝萌发后分别放入不同的培养箱及培养室中继续培养。将4个不同的培养箱放在培养室中，分别通入CO2及O2，保持4个培养箱中CO2百分浓度相同，O2百分浓度不同（浓度均为体积百分浓度），以培养室作为对照，培养8 d。测定菌落生长直径，计算平均值。利用CO2和O2浓度检测仪分别测定气体浓度（表1）。

1.2.2 不同CO2浓度处理黑木耳菌丝培养试验

采用1.2.1的方法，将4个培养箱保持CO2浓度不同，O2浓度相近，测定菌丝生长情况，4个培养箱及培养室中气体浓度如表2。

1.2.3 不同O2浓度处理黑木耳出耳试验

黑29和黑威15号接种于木屑培养基，25℃培养，菌丝长满菌袋后开口，保持温度20～23℃，空气相对湿度70%左右，培养4 d菌丝封口，分别放置在4个不同O2浓度培养箱中，进行出耳试验。4个培养箱中O2浓度见表3。保持相同的培养温度（20～22℃）和空气相对湿度（85%～90%）。观测不同O2浓度对黑木耳催芽及生长的影响。

表1 培养箱O2浓度试验

表2 培养箱CO2浓度试验

表3 不同O2浓度处理

1.2.4 不同CO2浓度处理黑木耳出耳试验

按照1.2.3的方法，菌丝封口后，置于4个培养箱中，CO2浓度见表4。保持相同的培养温度和空气相对湿度。测定不同CO2浓度对黑木耳催芽及生长的影响。

表4 不同CO2浓度处理

2 结果与分析

2.1 不同O2浓度对黑木耳菌丝生长的影响

对照组O2浓度接近空气中O2浓度，4个试验组O2浓度均低于对照（表1）。培养箱1的O2浓度为18.71%～20.38%，2个黑木耳菌株菌丝生长量与对照相比差异不显著；培养箱2～4，O2浓度为17.45%～6.50%，2个黑木耳菌株菌丝生长量显著降低，说明菌丝的生长受到抑制，且O2浓度越低，对菌丝生长的抑制程度越明显（图2、图3）。

2.2 不同CO2浓度对黑木耳菌丝生长的影响

对照组CO2浓度接近空气中CO2浓度，4个试验培养箱CO2浓度均高于对照（表2）。培养箱1，CO2浓度为0.52%～3.10%，对黑木耳菌丝的生长有明显的促进作用，菌丝的生长量较对照有明显提高，菌丝长势旺盛；培养箱2—培养箱4，CO2浓度为3.07%～13.24%，菌丝的生长量与对照相比显著降低，菌丝生长受到抑制。但是，随着CO2浓度的上升，菌丝生长量没有显著差异（图4、图5）。

图2 不同O2浓度处理黑木耳菌丝生长状态

图3 不同O2浓度处理黑木耳菌丝生长量

图4 不同CO2浓度处理黑木耳菌丝生长状态

将经过CO2处理的平板，重新置于CO2浓度与空气相当的培养室（对照）继续培养，受抑制的黑木耳菌丝恢复生长，新生菌丝与原菌丝之间出现明显的界线（图6）。

图5 不同CO2浓度处理黑木耳菌丝生长量

2.3 不同O2浓度处理对黑木耳出耳的影响

4个培养箱O2浓度为18.85%～41.85%（表3）。结果显示，4个培养箱的2个黑木耳菌株均能形成子实体原基，不同处理出芽率及出芽时间没有显著差异。但是，各处理组在原基形成后，耳芽伸长，不易形成耳片，子实体出现白色菌丝体。结果表明，O2浓度为18.85%～41.85%对耳芽形成没有显著差异，高浓度的O2对黑木耳展片没有明显促进作用（图7）。

图6 培养室培养后菌丝恢复生长状态

2.4 不同CO2浓度处理对黑木耳出耳的影响

4个培养箱CO2浓度为0.19%～3.52%，O2浓度基本相同（表4）。结果显示，4个培养箱的2个黑木耳菌株均能形成子实体原基，子实体正常开片生长，不同处理出芽率没有显著差异。但是，培养箱2～培养箱4原基（耳芽）形成时间较培养箱1早3～4 d。结果说明，CO2浓度为0.19%～3.52%对黑木耳子实体原基分化即耳芽的形成有一定促进作用，对子实体开片没有显著的影响（图8）。

图7 不同O2浓度处理黑木耳子实体生长状态

图8 不同CO2浓度处理黑木耳子实体生长状态

3 小结与讨论

试验表明，黑木耳菌丝培养阶段CO2浓度为0.52%～3.10%时对菌丝生长有促进作用，O2浓度低于17.45%时，菌丝生长受到抑制。黑木耳催芽阶段，CO2浓度为0.2%～3.5%时可缩短出芽时间；O2浓度为18%～40%时对耳芽形成没有显著影响，高浓度氧气没有促进耳片的形成与生长。

O2和CO2作为食用菌生长的重要影响因子，对菌丝体和子实体的生长发育、形态、品质等有重要影响，在菇类生产中研究的较多，其参数在工厂化生产中得到应用[6-7]。目前，黑木耳的出耳以开放式的“全光地摆”或半开放式的“大棚吊袋”为主，无法实现对栽培环境氧气、二氧化碳的精准调控。工厂化生产黑木耳菌种需要建立培养环境中温、湿、光、气的参数调控体系；黑木耳的棚室化栽培也是未来发展的方向，确定最佳培养条件可以提高黑木耳栽培的生产效率，有助于黑木耳栽培生理研究体系的建立和完善。而对于黑木耳栽培生理的研究还处于起步阶段，由于环境因子复杂、互作性较强，综合研究较为困难，因而需要开展系统的环境生理和营养生理研究，逐步完善栽培环境参数精准调控技术。