野生灵芝农芝1 号驯化栽培
2022-09-09赖腾强谢娜吴伯文
赖腾强 谢娜 吴伯文
(福建农业职业技术学院 福建福州 350007)
灵芝为我国传统名贵中药,也是我国目前研究和开发较多的药用菌[1]。《本草纲目》记载灵芝有“滋补强壮、延年益寿、利关节、治耳聋”等神奇功效,将其列为药中上品[2]。灵芝含有丰富的生物活性物质,如多糖、三萜、不饱和脂肪酸、生物碱、甾醇类物质等[3]。其中灵芝多糖、三萜是主要药效成分,灵芝多糖具有降“三高”、抗癌、提高免疫力等作用[4];灵芝三萜具有保肝排毒、抑制肿瘤细胞、抗HIV 病毒、降低胆固醇、调血脂和抗炎等活性[5-6]。
灵芝的药用价值被广泛发掘,其市场需求快速增长,野生灵芝资源已遭到过度采摘和破坏,有些品种已濒临灭绝,保护野生灵芝种群及其生物遗传多样性,对野生灵芝的驯化栽培和仿野生栽培等技术手段进行合理开发利用,具有重大意义[7]。野生灵芝可能具有栽培灵芝所没有的优良性状,存在人们意想不到的优良菌株,值得进行深入研究[8-9]。
在福清市枇杷种植户的枇杷园内采集到一株野生黄褐色灵芝(图1),对其进行菌盖内菌肉组织分离,并进行前端菌丝转接,获取较纯的菌丝体,暂命名为农芝1 号,现保藏于福建农业职业技术学院食用菌栽培实训室。对野生灵芝农芝1号进行驯化栽培研究,了解其生物学特性、栽培特性及多糖、三萜含量,以期为进一步开发农芝1 号提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 供试菌株农芝1 号,由福建农业职业技术学院组织分离、保藏;韩国灵芝、日本灵芝、美国灵芝、荷兰紫芝、大红芝,引自江苏省高邮市科学食用菌研究所。
1.1.2 供试培养基母种培养基设4 个配方(自然pH),原种培养基设1 个配方,栽培袋培养基设2 个配方(表1)。原种、栽培袋培养基均添加辅料:麸皮10%、红糖1%、石灰0.5%、过钙0.5%,自然pH。
表1 供试培养基配方及灭菌要求
1.2 方法
1.2.1 野生灵芝组织分离及命名选取野生灵芝幼嫩的子实体,进行菌盖内菌肉组织分离。在超净工作台内,用 75%酒精棉球擦洗进行表面消毒,用长柄手术刀切开野生灵芝子实体,分割成5.0 mm×5.0 mm 菌肉,并将菌肉接种在母种配方①培养基的斜面中间,放在培养箱中以25℃恒温、暗光培养。
分离接种2~3 d 后菌肉周围长出白色菌丝,8~10 d 后菌丝可长满整个试管斜面。挑取无污染、菌丝洁白浓密、气生菌丝多的试管,进行前端菌丝转接获取较纯的菌丝体,暂命名为农芝1 号。
1.2.2 农芝1 号生物学特性研究采用18 mm×180 mm 试管做容器,试管斜面长 8 cm。取5.0 mm×5.0 mm 菌块接种在试管斜面中间,在25℃(温度实验除外)的培养箱中暗光培养,各处理重复5 次。(1)温度试验:采用母种配方①培养基,设7 个梯度温度(5、10、15、20、25、30、35℃)。(2)湿度试验:采用原种培养基,设6 个梯度的湿度(60%、61%、62%、63%、64%、65%),试管装料高8 cm。(3)pH 试验:采用母种配方①培养基,设8 个梯度的pH(5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5)。(4)营养试验:采用母种培养基,设置4 种不同的营养配方①②③④。定期测量菌落直径,取平均值作衡量菌丝生长速度指标;用肉眼观察菌丝体生长粗壮、厚薄等情况,衡量其长势[10]。
1.2.3 农芝 1 号栽培特性研究采用17 cm×33 cm×0.05 cm 的聚丙烯塑料袋装料,每袋料高14 cm,干料重385 g,经高压灭菌后待料温降至25℃以下,按无菌操作规范接种。设6 个灵芝菌株,2 种不同的栽培袋配方A、B(表1)。(1)农芝1 号出芝栽培试验的培养基采用栽培袋配方A;(2)6 个灵芝菌株栽培特性比较试验的培养基采用栽培袋配方B。用原种直接接种栽培袋,各接种50 袋。在温度25℃、湿度65%~70%的走菌室暗光培养,适当通风。走菌期间,观测盖面时间、满袋时间、菌丝长速、菌丝长势等。
对农芝1 号进行出芝栽培试验:(1)袋子开口,在室内自然温度下栽培;(2)在室外桃树下,脱袋覆土栽培。在初步了解农芝1 号具有出芝能力后,与其他5 个不同灵芝菌株进行栽培比较试验,比较不同菌株的栽培特性及灵芝多糖、三萜含量,从而了解农芝1 号生长周期、出芝情况、生物学效率和多糖、三萜含量等,以此判断农芝1 号是否为优良菌株。
当菌丝长满袋或有原基形成时,统一放入栽培室,在自然温度下出芝,按参考文献[11]进行出芝管理。出芝期间,观测现原基时间、分化时间、孢子弹射时间等。当灵芝菌盖边缘的白边变为褐色时即可采收,采收后及时烘干至恒重,烘干温度以不超过60℃为宜。采收期间,观测采收时间、袋单产量、色泽、形状、孢子量、菌柄长、菌盖宽、菌盖厚等。除产量记录第1、2 潮外,其余数据只记录第1 潮。计算生物学效率,其公式为:
式中:BE,生物学效率;Fdw,子实体干重;Sdw,基质干重。
1.2.4 农芝1 号活性成分研究委托福建仙芝楼生物科技有限公司,对配方A、B 栽培的第1 潮灵芝多糖、三萜含量进行测定,按照中国药典[12]的标准;其中,灵芝三萜以齐墩果酸、干基计,灵芝多糖以干基计。
2 结果与分析
2.1 农芝1 号生物学特性
获得纯菌丝体后,对农芝1 号进行生物学特性研究,了解其菌丝生长所需的温度、湿度、酸碱度、营养条件等,从而为进一步栽培创造条件。
2.1.1 不同温度对农芝1 号菌丝生长的影响由表2 可以看出,5℃时,农芝1 号菌丝不萌发;温度10~35℃菌丝均能生长,且随着温度的升高,菌丝萌发时间变早,生长速度加快,长势趋好;温度35℃时,菌丝生长速度减慢,长势趋弱;其中温度25~30℃,菌丝稠密,长势旺;温度30℃时,菌丝生长最快,菌丝长速达0.639 cm/d。
表2 不同温度对农芝1 号菌丝生长的影响
2.1.2 湿度对农芝1 号菌丝生长的影响由表3可以看出,农芝1 号菌丝在湿度60%~65%均能生长,菌丝萌发时间相差不大;湿度60%~63%,随着培养基湿度增加,菌丝生长速度加快,长势趋好;湿度64%~65%,随着培养基湿度增加,菌丝生长速度减慢,长势趋弱。湿度62%~63%,菌丝稠密,长势旺;湿度63%时,菌丝生长最快,菌丝长速达0.522 cm/d。
表3 湿度对农芝1 号菌丝生长的影响
2.1.3 不同pH 对农芝1 号菌丝生长的影响由表4 可以看出,农芝1 号菌丝在pH 5.0~8.5 均能生长;pH 5.0~6.5,随着pH 增加,菌丝萌发时间变早,生长速度加快,长势趋好;pH 7.0~8.5,菌丝萌发时间变长,生长速度减慢,长势趋弱;pH 6.0~6.5,菌丝稠密,长势旺;pH 为6.5 时,菌丝生长最快,菌丝长速达0.616 cm/d。
表4 不同pH 对农芝1 号菌丝生长的影响
2.1.4 不同营养物质对农芝1 号菌丝生长的影响由表5 可以看出,农芝1 号菌丝在供试培养基上均能生长,配方②④菌丝长势最好,配方③较好,配方①长势一般。配方④菌丝长速最快,达0.645 cm/d;其次是配方③(0.583 cm/d);配方①菌丝长速最慢,只有0.456 cm/d。
表5 不同营养对农芝1 号菌丝生长的影响
2.2 农芝1 号栽培特性
出芝栽培试验结果表明,农芝1 号具有出2潮灵芝的能力(图2、3),脱袋覆土栽培的子实体(图4)性状正常,2 种方式所栽培出的农芝1号子实体形态与野生灵芝基本相同。
2.2.1 不同灵芝菌株生长周期比较从表6 可知,供试灵芝菌株萌发时间一致,均为1 d,但生长周期有所不同。在盖面时间上,美国灵芝最快,只需3 d;其次是农芝1 号、日本灵芝、大红芝,需3.5~4.0 d;荷兰紫芝最慢,需要5.5 d。在满袋时间上,美国灵芝最短,只需28.5 d;其次是大红芝、日本灵芝,需31.5~32.5 d;荷兰紫芝最慢,需要40.5 d。在菌丝长速上,美国灵芝最快,菌丝长速达0.558 cm/d;其次是大红芝,为0.512 cm/d;荷兰紫芝最慢,只有0.381 cm/d。在菌丝长势上,日本灵芝、美国灵芝、大红芝最好,其余的较好。在原基期上,大红芝现原基最早,只需36 d;其次是日本灵芝、农芝1 号,需38~39 d;美国灵芝最迟,需要47 d。在分化期上,农芝1 号、大红芝原基分化最早,只需55 d;其次是韩国灵芝、日本灵芝,需56~57 d;荷兰紫芝最迟,需要66 d。在孢子期上,农芝1 号弹射孢子最早,只需75 d;其次是韩国灵芝、美国灵芝,需76 d;最迟的是荷兰紫芝,需要81 d。大红芝采收期最早,只需90 d;其次是农芝1 号、日本灵芝,需91~92 d;荷兰紫芝最迟,需要103 d。
表6 不同灵芝菌株生长周期比较
2.2.2 不同灵芝菌株子实体形态特征比较从表7 可知,在形状上,韩国灵芝为扇形,荷兰紫芝为半圆形,其余均为肾形。菌柄长达到4 cm 以上的菌株有农芝1 号、美国灵芝、大红芝,最长的是农芝1 号,达4.73 cm。菌盖宽达到8 cm 以上的菌株有农芝1 号、日本灵芝、大红芝,最宽的是农芝1 号,达9.17 cm。菌盖厚达到1 cm 以上的菌株有农芝1 号、日本灵芝、荷兰紫芝、大红芝,最厚的是大红芝,达1.27 cm。在色泽上,荷兰紫芝为紫黑色,其余均为黄褐色,农芝1 号、大红芝色泽最鲜艳(图5、6),其余次之。在分枝量上,韩国灵芝、荷兰紫芝最多,其次为日本灵芝、大红芝,农芝1 号、美国灵芝较少。在孢子量上,日本灵芝、美国灵芝最多,其次为农芝1 号、韩国灵芝、大红芝,荷兰紫芝最少。
表7 不同灵芝菌株子实体形态特征比较
2.3 不同灵芝菌株生物学效率及活性成分比较
从表8 可知,农芝1 号在枇杷枝屑(配方B)、杂木屑(配方A)上的产量、品质有所差异,配方B 的生物学效率和多糖、三萜含量均高于配方A,生物学效率高0.32%,多糖含量高0.22%,三萜含量高0.25%。
表8 不同灵芝菌株生物学效率及活性成分比较
供试灵芝菌株在枇杷枝屑(配方B)上的产量、品质也有所差异。在生物学效率上,大红芝最高,为8.60%;其次是农芝1 号,为7.56%;美国灵芝最低,为3.67%。在多糖含量上,大红芝最高,为 7.42 mg/g,其次是农芝 1 号,为6.68 mg/g;日本灵芝最低,为4.88 mg/g。在三萜含量上,大红芝最高,为9.60 mg/g;其次是农芝1 号,为9.27 mg/g;荷兰紫芝最低,为6.51 mg/g。
3 讨论与结论
试验中发现,农芝1 号在枇杷枝屑(配方B)的生物学效率和多糖、三萜含量均高于杂木屑(配方A),生物学效率高0.32%,多糖含量高0.22%,三萜含量高0.25%,表明利用枇杷枝屑作为培养基栽培灵芝能提高灵芝的产量和品质,这与文献[13-14]报道的相一致。
在不同营养对农芝1 号菌丝的影响试验中,添加枇杷枝屑的配方②④较未加枇杷枝屑的配方①③菌丝长势好、长速快,表明枇杷枝屑有利于农芝1 号菌丝的生长,这与文献[14-15]报道的相一致,具体是何种物质促进菌丝的生长,有待进一步研究。
同时,农芝1 号菌丝生长环境偏酸性,适宜pH 为6.0~6.5,这与文献[16]报道的枇杷树种植土壤以微酸性为最佳(土壤pH 6.0~6.5)相一致,表明农芝1 号对枇杷枝屑产生了一定的适应性,枇杷树适宜酸性土壤。
试验中发现,供试灵芝菌株的第1 潮子实体分枝量较少,而第2 潮子实体的分枝量较多,究其原因,应是袋子开口的问题,因此在栽培灵芝时,应根据市场需求选择是否袋子开口。
在子实体生长期间,给以一定的通风量,子实体均不形成鹿角状,而是形成片状;而通风量过小时,子实体不开片,呈鹿角状。因此在栽培过程中,应加强管理,注意调整通风量,以栽培出商品性状较好的灵芝子实体[17]。
内转录间隔区(internal transcribed spacer,ITS)序列为高度可变区,进化速度最快,能够承受更多的变异,因此利用ITS 序列研究种的分类阶元,其分子鉴定的结果可信,而ITS-RFLP 酶切片段是固定的,结果更可靠[18-19]。解凡等[8]、赵丽丽等[20]、邹莉等[21]采用ITS 测序比对、ITS-RFLP 分子标记等技术手段对野生灵芝进行鉴定,对于农芝1 号是否为新菌株,可采用ITS 测序、ITS-RFLP分子标记等技术手段对其作进一步鉴定。
生物学特性研究结果表明:农芝1 号菌丝生长适宜温度为25~30℃,适宜湿度为62%~63%,适宜pH 为6.0~6.5。当温度为5℃时,菌丝不萌发,转移至温度25℃培养时,菌丝开始萌发且生长良好,表明可采用冰箱4℃低温保藏菌种。
栽培特性比较研究结果表明:农芝1 号菌丝4 d 盖面,37 d 满袋,菌丝长速为0.441 cm/d;39 d原基形成,55 d 原基分化,75 d 孢子弹射,91 d可采收第1 潮;肾形,菌柄长4.73 cm,菌盖宽9.17 cm,菌盖厚1.19 cm;色泽鲜艳,第1 潮灵芝分枝较少,孢子量较多;2 潮干芝总单重29.11 g,生物学效率7.56%,多糖含量6.68 mg/g,三萜含量9.27 mg/g。第2 潮灵芝分枝多,色泽鲜艳,适合灵芝盆景制作。
在发菌情况上,日本灵芝、美国灵芝、大红芝较好,其次为农芝1 号、韩国灵芝,荷兰紫芝相对较差。在出芝时间上,农芝1 号、日本灵芝、大红芝较早;其次为韩国灵芝、荷兰紫芝,美国灵芝相对较迟。在芝形上,农芝1 号、大红芝较好,其次为日本灵芝、荷兰紫芝,韩国灵芝、美国灵芝相对较差;在孢子量上,日本灵芝、美国灵芝最多,其次为农芝1 号、韩国灵芝、大红芝,荷兰紫芝最少。在产量上,大红芝最高,其次为农芝1 号,美国灵芝最低。在多糖含量上,大红芝最高,其次为农芝1 号,日本灵芝最低。在三萜含量上,大红芝最高;其次为农芝1 号,荷兰紫芝最低。
在出芝栽培试验和栽培比较试验中,农芝1号发菌情况、出芝时间、芝形、孢子量、产量及多糖、三萜含量等方面相差不大,且驯化栽培的子实体形态与野生灵芝基本相同,说明农芝1 号具有稳定的遗传性。
综上所述,农芝1 号在菌丝生长周期、子实体性状及多糖、三萜含量等综合评价指标上,表现出菌丝生长较快、出芝较早、芝形较好、孢子量较多、产量较高及多糖、三萜含量较高等良好性状,该菌株既适合药用栽培又适合培育盆景,且遗传性稳定。因此,农芝1 号是适合栽培的优良菌株,具有潜在的开发利用价值,可用于进一步推广栽培。