黄色羊肚菌鉴定及人工栽培研究
2023-05-21张建祥
张建祥
摘 要:羊肚菌是一种天然的发酵乳酸和脂肪酶制剂,具有多种保健功效,其所具备的营养价值以及美容养颜等功能在各行业中都占据重要地位。文章阐述了目前的羊肚菌种类及具体分布情况,概述了根据羊肚菌生长环境探索人工栽培技术研究的发展情况,分析了我国目前在人工栽培黄色羊肚菌技术上所存在的问题,针对存在的问题进行了栽培研究,希望为我国黄色羊肚菌人工栽培产业发展以及有效降低羊肚菌人工栽培成本等方面提供参考意见。
关键词:黄色羊肚菌鉴定;人工栽培;研究進展
文章编号:1005-2690(2023)07-0097-03 中国图书分类号:S646.7 文献标志码:B
羊肚菌(Morchellaesculenta(L.)Pers.)又名羊肚菜,是一种天然的宝贵菌,因其菌盖形状不规则,状如羊头肉,故称羊肚菌。羊肚菌为鞍子菌科、羊肚菌属稀有的食、药双用细菌,早已被收录在李时珍的《本草纲目》中。羊肚菌是一种稀有的纯天然保养品,含多种蛋白、营养元素,甚至碳水化合物都高达20多种。其味可口,口感极佳,与冬虫夏草作用相似,且不含任何生长激素与副作用。子实体较小或者中等水平,菌盖呈不规律环形或长环形状,长4~6 cm,宽4~6 cm。表层产生很多凹痕,似羊头肉状,淡棕褐色,柄乳白色,长5~7 cm,宽2~2.5 cm,有浅纵沟,尖部稍彭大,生长发育在阔叶树地面上及道旁,单生或群生[1]。
羊肚菌含有抑制肿瘤的多糖,富含抑菌、抗病毒治疗的特异性成分,具备提高人体免疫力、缓解疲劳、抑制肿瘤等众多功效。日本生物学家发现羊肚菌萃取液中带有破骨细胞缓聚剂,能够合理地抑制脂褐质的产生。羊肚菌内富含硒元素,而硒元素又是人体红细胞氧化酶的主要构成成分,在一定程度上可以通过运送氧原子来防止恶性肿瘤的产生,甚至能提升人体的抗氧化性功能。硒的抗氧化性功能通过与致癌物质的融合能够祛毒,有效降低甚至清除致癌物对人体带来的伤害。
1970年,我国开始研究羊肚菌的人工栽培技术,受时代影响,早期的科研人员的研究颇为艰难。直到1992年,由朱斗锡教授所带领的团队在四川绵阳食用菌研究所进行的羊肚菌室外人工栽培技术才取得了实质上的应用成功。截至2016年,我国羊肚菌人工栽培面积已达到1 560 hm2,成为世界上羊肚菌人工栽培面积最大的国家。
因天然食用菌拥有丰富、纯正、种类齐全且营养价值高的特点,极受消费者欢迎,因此作为富含多种营养且味道鲜美的羊肚菌逐渐受到相关厂商的重视。本研究通过深入探索黄色羊肚菌的鉴定和人工栽培技术,提出了相应的研究方向及建议[2]。
1 羊肚菌种类、分布概述
1.1 羊肚菌的种类
俗称的羊肚菌实际上是一个属的概念(类群的概念)。羊肚菌对应的品种名有:小顶羊肚菌、尖顶羊肚菌、粗柄羊肚菌、七妹羊肚菌、开裂羊肚菌、高羊肚菌、六妹羊肚菌和硬羊肚菌等。随着现代科学技术的迅速发展,相关鉴定方法也得到了一定的提升,根据近年来的多基因联合一致性系统发育分析来看,羊肚菌按照子实体的颜色大概分为3个类群,分别为黑色羊肚菌、黄色羊肚菌和红色羊肚菌。3个大类群下又包含68个系统发育学种,前面提到的六妹羊肚菌便是按照这种鉴定特点和方法而确定并命名的,因其在黑色羊肚菌类群里排行老六,所以叫六妹羊肚菌,还有一个与其非常相像的七妹羊肚菌,就是排行老七。在我国可以实现人工栽培的羊肚菌有4种,分别为梯棱羊肚菌、六妹羊肚菌、七妹羊肚菌和羊肚菌[3]。
1.2 羊肚菌的分布
羊肚菌主要分布于亚欧及北美洲,国外则集中在法、德、美等国,印度羊肚菌则多集中在峡谷与海拔2 000 m的山区。尤其许多地方在发生山火之后的2~3年内,生长在附近的羊肚菌产量会呈直线飙升状态,这就使得采摘者会根据当地的山火情况采集羊肚菌。然而从长远角度来看,当火灾被控制后,受土壤及采集频率等因素影响,在同一片地区内的羊肚菌生长情况也会受到相应限制,产量也会随着年限增加逐渐降低。我国野生羊肚菌的产地分布范围较广,在华北、华中、华南等地区均有出现。
2 黄色羊肚菌的鉴定
传统的羊肚菌鉴定方法主要是观察羊肚菌的外观,即菌盖与菌柄的分离情况、菌盖形状及颜色及向四周的伸展状态、菌盖表现的凹坑状况以及子囊果的籽实层和菌柄变红与否等特征。这种基于宏微观形态分类直接导致的结果就是羊肚菌的物名分离,且极为混乱。核糖体DNA转录区间ITS序列分析技术广泛应用于相关菌体的鉴定试验,为不影响鉴定结果,应采取多基因谱系一致性系统发育学物种识别法。这种识别法主要是通过对试验体进行多个基因DNA序列的分析,来确认其种类,这种方法可以使结果更科学、更准确。该技术也应用于鉴定羊肚菌的分类中,由此得出羊肚菌属由黄色羊肚菌支系、黑色羊肚菌支系和变红羊肚菌支系构成,在此基础上开发了羊肚菌专属的多基因序列数据库,收录了大量准确的鉴定羊肚菌分子信息。
黄色羊肚菌的鉴定可以采用经典分类学结合分子生物学方法。首先观察子实体形态、菌丝分离后的形态,利用菌丝纯化转管及液体摇瓶进行分析,先确定其种属关系,在确认其基本特征与羊肚菌属相同后便可进行下一步操作;野生羊肚菌外形形似羊肚,菌盖呈黄色有网格,菌柄呈白色中空,分离纯化后的菌丝呈白色,转管后呈黄色,摇瓶后菌丝呈圆球形浅黄色,菌丝的生长结构由一条主菌丝进行二级分叉及三级分叉,生长出新的菌丝,主菌丝粗于其他菌丝。其次通过对DNA提取、PCR扩增,将扩增到的产物利用分子水平鉴定法鉴定所属菌株,利用PCR电泳结果及ITS序列结果进行分析确认,将目标产物测试结果在NCBI上与BLAST进行比对,可以找到与测试产物接近的菌株样本,以此确定亲缘关系,再利用相关软件绘制系统进化树,进而确认是否为羊肚菌属。
经典的分类学主要是通过对试验体的菌丝及子实体进行鉴定,同时结合其生存的地理位置和环境进行分类,这种方法简单且易于观察和比较,虽经常采用,但还是具有一定的局限性,如受外界环境影响,子实体的颜色、形状会产生不同的变化,因此仅通过经典的分类学对羊肚菌进行鉴定是不够的,可以利用经典形态学和分子生物学的方法进行双重鉴定,确认相关菌株是否为黄色羊肚菌。
3 黄色羊肚菌人工栽培存在的问题及发展建议
3.1 黄色羊肚菌人工栽培存在的问题
1)人工栽培还未达到100%的人工可控程度。与其他人工培养食用菌(如蘑菇、石竹菇等)的方法不同,羊肚菌的人工培養在一定程度上取决于气候条件变化,特别是田野和森林等室外培养模式,仿生栽培技术还不能达到可控程度。
2)栽培土壤营养退化问题。羊肚菌人工培养的一致性紊乱已成为一个严重的问题,在同一地点进行2~3次以上的持续培养,会影响羊肚菌的质量和产量。
3)病虫害问题。随着羊肚菌人工种植面积的增加,病虫害造成的损失每年都在增加。其主要原因包括两方面,一方面是生产厂家对羊肚菌的相关知识了解较少;另一方面是研究人员对人工养殖羊肚菌的病虫害防治意识薄弱,对防治技术的研究也相对较少。
4)羊肚菌栽培的成本问题。在羊肚菌人工栽培实践中,除了前期所需购入成本外,后续产生的生产及人工成本呈直线上升状态。同时,羊肚菌的人工栽培过程中还会产生一些不定量的损失,如产量下降、质量不合格等问题,在一定程度影响了人工栽培羊肚菌产业的持续发展。
3.2 黄色羊肚菌人工栽培方法研究
我国目前发现的黄色羊肚菌学种达17种,但实现人工栽培的黄色羊肚菌仅粗柄羊肚菌。有学者对黄色羊肚菌鉴定及人工栽培进行研究,对1株采自湖北黄石的野生羊肚菌子实体进行鉴定及人工栽培研究,发现该野生菌株为黄色羊肚菌Mes-19。为实现对Mes-19的人工驯化,将人工驯化较为成熟的黑色系六妹羊肚菌作为对照,运用3种人工栽培方式对Mes-19进行人工栽培,即固体母种—固体原种—固体栽培种、液体母种—固体栽培种、不同液体机制菌种的栽培方式。
1)固体母种—固体原种—固体栽培种栽培。采用此种栽培方式对六妹羊肚菌与Mes-19进行人工栽培,在相同的环境及播种条件下,定期观察菌丝萌发时间、浓密度以及孢子状况、出菇情况,可以发现在发育过程中,黄色羊肚菌Mes-19的菌丝萌发正常,无性孢子出现正常,菌丝也有白色逐渐向黄色靠近,然而在经过催菇操作后,黄色羊肚菌Mes-19并未出菇。而此种栽培技术已在六妹羊肚菌人工栽培中取得了成果,且产量较为稳定,但对于属黄色羊肚菌Mes-19的菌种栽培种还存在一些问题,由此可见,基于土地温湿度、土壤酸碱度等问题并不适合黄色羊肚菌Mes-19出菇,因此需要改变栽培方式并进一步探讨。
2)液体母种—固体栽培种栽培。采用液体母种—固体栽培种栽培方式的具体实施方法是先由液体母种培养,再转接到固体栽培种上进行播种,同样是与六妹羊肚菌进行对照,结果表明,六妹羊肚菌的菌丝萌发和无性孢子产生都比Mes-19较早且产量较多,但经过催菇,黄色羊肚菌依旧未出菇。六妹羊肚菌的液体母种—固体栽培种栽培方式虽然没有固体母种—固体原种—固体栽培种栽培的方式发育好,但可以实施,但对Mes-19出菇来说,可能是由于液体营养相对不足,致使菌丝吸收不够充分,无性孢子产出少,进而影响出菇,依旧需要进一步探讨研究。
3)不同液体机制菌种栽培。采育不同液体机制菌种栽培的方式继续对Mes-19进行人工栽培,并逐步筛选优质液体菌种栽培基质,如高粱、大米、青稞、小麦、玉米、黄豆粒等机制培养基。经过观察对比发现,小麦粒机制培养基的菌丝萌发、无性孢子产出均优于其他机制培养基,并且在将羊肚菌液体机制培养基播种进入土壤后,通过观察土里和营养袋的菌丝生长状况发现,小麦、玉米、大米粒这3种液体机制培养基的菌丝长得最好,可以采用液体机制培养方法进一步人工栽培黄色羊肚菌。
3.3 黄色羊肚菌继代培养交配
食用菌液体培养模式被许多大型生产公司作为菌种的生产模式,液体栽培又被称作液体发酵。相较于固体培养模式,液体培养机制具备耗时短、周期短、简单便捷的优势,适用于大规模批量生产,有效降低栽培成本。然而由于我国野生黄色羊肚菌的资源较少,极大地限制黄色羊肚菌人工栽培技术发展,更是少有液体培养模式的成功案例,下面就黄色羊肚菌的继代培养交配型鉴定及培养进行探究。
采用分子方法将所获得的Mes-19与六妹羊肚菌进行组织分离获得菌种,采用真菌试剂盒提取菌丝DNA,并利用ITS区段的PCR扩增技术进行引物设计,确定其反应体系与程序,初步确认六妹羊肚菌有MAT1-1-1和MAT1-2-1两种基因型,而黄色羊肚菌Mes-19仅有MAT1-2-1基因型。进而对菌种继代交配型进行检测,可以通过固体、液体两种继代培养模式。根据固体培养模式结果显示,六妹羊肚菌在组织分离的条件下,MAT1-1-1和MAT1-2-1交配型基因,经过13代继代培养后,依旧没有出现交配型丢失现象。值得注意的是,在实际应用中,不同的菌种进行转接代数不宜过多,因为继代过多会影响交配型基因,进而导致出菇情况不受控制。根据液体培养模式结果显示,六妹羊肚菌在组织分离条件下,虽然在第7代时丢失MAT1-1-1型基因,但在第12代又出现了(不排除操作失误等原因),说明该基因并未永久性消失,而MAT1-2-1交配型基因自始至终都没有消失。在实际应用中,不同的菌种继代次数不尽相同,其交配基因也随之变化,转接代数同样不宜过多,从液体培养模式来看,六妹羊肚菌不要超过7次,避免影响出菇情况[4]。
因黄色羊肚菌Mes-19与六妹羊肚菌具有同样的MAT1-2-1基因型,可以考虑将六妹羊肚菌与其一起进行培养,或是将MAT1-1-1型基因导入其中,通过继代培养进行观察,分析研究其所丢失的交配型基因。需要注意的是,转接代数不要超过6次,以免影响出菇的真实情况,以此比较分析丢失的基因交配对子实体的影响,可以对含有同种基因交配类型(MAT1-1-1+MAT1-2-1、MAT1-1-1、MAT1-2-1)同时进行人工栽培,观察哪种方式更易出菇。
4 结束语
羊肚菌作为一种药食两用的菌类蘑菇,蛋白质的含量极高,有提高免疫力的功效,为健康食品之一,受到了人们的喜爱。但受各种因素影响,我国对黄色羊肚菌人工栽培技术还不成熟。文章通过研究相关文献,分析了羊肚菌的种类、生长环境及分布情况,利用我国人工栽培技术较为成熟的黑色羊肚菌中六妹羊肚菌栽培方式,鉴定及研究人工栽培在我国湖北黄石发现的野生羊肚菌子实体,为规范我国野生黄色羊肚菌的驯化、菌种选育及人工栽培技术提供参考。
参考文献:
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[2]李建英,刘绍雄,罗孝坤,等.羊肚菌人工栽培及其伴生菌研究现状[J].农产品加工,2017(19):69-70,78.
[3]吴孔阳,韩锰,张沛,等.羊肚菌种质资源及人工栽培研究进展[J].安徽农业科学,2017,45(35):60-63,66.
[4]万涛,吴道军.羊肚菌人工培养料优化及田间栽培管理技术研究[J].绿色科技,2018(3):80-81.