尖顶羊肚菌原基形成期菌丝指环结构的发现与分析*

石建森，郭明慧**，李云霞，杨 杰，凌 亮，武 旭

（1.山西农业大学山西功能食品研究院，山西 太原 030031；2.山西农业大学科研管理部，山西 太原 030031）

羊肚菌（Morchella spp.）是一种珍稀食用菌，隶属于子囊菌亚门 （Ascomycota） 盘菌纲 （Discomycetes） 盘菌目 （Pezizales） 羊肚菌科 （Morchellaceae），因其显著的食用与药用价值而为人们所推崇，被称为“菌中之王”[1-2]。自2015年以来，羊肚菌在我国实现了规模化大田栽培，截止目前为止，栽培规模大约有6.67×107m2[3-4]，且随着羊肚菌年消费量与总产量的不断增加，其栽培地域已扩展到除海南等少数地区外的全国所有地区。与羊肚菌栽培的热度相比较，羊肚菌的相关研究却相对冷清，这与条件、设备、经费等因素有关。目前关于羊肚菌的许多重要的理论问题仍是一知半解，致使大部分栽培户在生产实践中处于盲人摸象的状态[5-6]。在没有正确的理论指导下进行羊肚菌栽培，要达到高产稳产的目标较为困难[7-8]。

通过对尖顶羊肚菌在原基形成时期的菌丝结构进行显微观察，发现了一些特殊的菌丝结构，命名为“菌丝指环结构”，经过分析推理进一步支持了前期研究中提出的羊肚菌原基形成理论[9-10]，这对于加强人们对羊肚菌理论方面的认识，制定更加精准、有效的生产工艺具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 材料

观察材料取自山西农业大学东阳试验示范基地12号、16号棚中进行出菇试验的羊肚菌（Morchella conica），其原种为尖顶羊肚菌8号，保藏于山西农业大学山西功能食品研究院菌种室。

1.2 栽培试验

羊肚菌栽培试验于2017年～2019年，在山西农业大学东阳试验示范基地进行。

1.3 显微观察

在羊肚菌原基大量发生时期，从土壤表面取样，并于山西农业大学山西功能食品研究院实验室进行光学显微观察与拍照。

2 结果与分析

2.1 原基形成显微观察

尖顶羊肚菌原基形成期各阶段显微照片见图1～图4。

图1 尖顶羊肚菌原基形成初期Fig.1 The initial formation stage of Morchella conica

图2 尖顶羊肚菌原基形成Ⅱ期Fig.2 The second formation stage of Morchella conica

图3 尖顶羊肚菌原基形成Ⅱ期Fig.3 The second formation stage of Morchella conica

图4 尖顶羊肚菌原基形成Ⅲ期Fig.4 The third formation stage of Morchella conica

由图1可看出，在原基发生初期，菌丝上形成光滑的半透明球形颗粒物，颗粒呈凝胶状，小颗粒比大颗粒透明度高，可能是大颗粒比小颗粒凝胶浓度高；所有球形颗粒均与菌丝相连，但并不是菌丝缠绕扭结而成；在同一条菌丝上可见多个球形颗粒形成且大小不一致，可能是这些颗粒形成的先后顺序不同所致。

图2～图4所示，在原基形成Ⅲ期，球形凝胶颗粒膨大，颗粒中间颜色开始变深。且四周辐射出条状新生菌丝，新生菌丝分布均匀、颜色浅、透明，可以明显观察到与球形原基相连的菌丝粗、颜色深、呈微红色，大约是新生成条形菌丝的2倍以上，可以排除球形原基是菌丝扭结缠绕而成。另外观察到与原基相连的菌丝在空间上未改变原来的延伸角度和方向，可以进一步否定原基是菌丝扭结而成的说法。

2.2 菌丝指环结构的发现与观察

在显微观察中发现了一个原基环绕原生菌丝形成的特殊的“菌丝指环结构”，见图5。

图5 原基形成期菌丝指环结构Fig.5 The sturcture of mycelial ring in primordium formation stage

图5所示为菌丝指环结构，原菌丝从原基中间穿过，未改变原来的延伸角度和方向。原菌丝粗，颜色微红，新生成的条状菌丝白、细、尖端发亮、分布均匀，分析可能是原基在原菌丝上某一点发生，进行有丝分裂，最后把原菌丝包裹在中间形成了这种特殊的“菌丝指环结构”。这种菌丝结构很少见，是几年来显微观察中发现的一个例外。

3 讨论与结论

关于羊肚菌原基形成的过程及机理是人们长期以来争论的焦点[11-14]，早在上个世纪80年代，Ower等[15-16]提出了子实体形成的4个阶段，以及“早期的原基是由单一菌丝产生的”这一理论。这种说法并不准确，原基的产生除了单一菌丝外可能还有分生孢子的参与。本试验观察结果表明，所有的原基均产生于单根菌丝上，而且一根菌丝上可以产生多个原基，这些原基产生的先后顺序不同。2018年赵永昌等[17]描述了2种原基产生方式，提到羊肚菌原基是从基质表面上一个点逐步形成菌丝团，菌丝团上下组织分化出菌盖和菌柄。他的描述及手绘图上显然忽略了原基赖以产生的“原生单一菌丝”，但其研究发现，原基形成的数量与分生孢子有关[9-10，17]。这一观点又与本文作者以前的研究结果高度一致。

羊肚菌原基的形成可能是一根菌丝与分生孢子相互作用的有性过程，而并非由菌丝扭结而形成[9-10]。Jacbos[18]研究指出，分生孢子可能扮演着不动精子的作用；Maheshwari[19]指出，羊肚菌的无性孢子在形态特征上类似于其它真菌的小分生孢子。多数真菌的小分生孢子均难以萌发，功能上可充当有性繁殖中的不动精子的作用，而非传统意义上的无性孢子繁殖体作用[19-21]，这些研究者的工作均暗示了分生孢子参与了原基形成的有性过程。值得一提的是谭昊等2016年发表的专利，利用羊肚菌分生孢子进行“人工授粉”更加明确了羊肚菌菌丝与分生孢子参与了原基形成的有性过程[9-10，22]。以上观点与作者的观察研究结果相吻合。

以前所有研究羊肚菌原基形成的文献均缺乏原基形成期的显微照片做为论证的依据，希望作者在近年来的几篇相关论文[9-10]中所提供的系列显微照片能帮助人们更加清晰地认识羊肚菌原基的形成过程和机理。至于羊肚菌“原生单一菌丝”生成与发育及其与分生孢子作用的详细过程还需要进一步更加深入的研究。