免费文献传递   相关文献

环境因子对双孢蘑菇损伤敏感性的影响(英文)



全 文 :     
菌物学报   
jwxt@im.ac.cn  22 November 2016, 35(11): 1375‐1386 
Http://journals.im.ac.cn  Mycosystema    ISSN1672‐6472    CN11‐5180/Q   
Tel: +86‐10‐64807521  Copyright © 2016 Institute of Microbiology, CAS. All rights reserved.
研究论文 Research paper      DOI: 10.13346/j.mycosystema.150232 
 
                                                                 
Supported  by  TTI Green  genetics  (TTI06201), Wageningen UR‐Plant  Breeding,  C4C Holding,  Sylvan, Dutch  Product  Board  for 
Horticulture, the Greenery, Banken Mushrooms, WeBe Engineering and National Basic Research Program of China (2014CB138305). 
*Corresponding author. E‐mail: gaowei01@caas.cn; Tel: +86‐10‐82108761; Fax: +86‐10‐82106207 
Received: 2015‐11‐11, accepted: 2016‐01‐08 
 
Effects of environmental factors on bruising sensitivity of button
mushrooms (Agaricus bisporus)
GAO Wei1, 2*      BAARS Johan JP1      DOLSTRA Oene1      VISSER Richard GF1      ZHANG Jin‐Xia2       
SONNENBERG Anton SM1 
1Plant Breeding, Wageningen University and Research Center, 6700AA Wageningen, the Netherlands   
2Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China 
 
 
 
Abstract: White button mushrooms are  fragile and discolor soon after mechanical bruising. This hampers  the development of 
mechanical harvesting for button mushrooms and causes loss of postharvest quality. The extent of discoloration can be affected 
by environmental conditions. A  factorial design analysis was conducted  to screen  the effect of  factors  influencing  the bruising 
sensitivity of button mushrooms, and to find out a combination of environmental factors generating the largest variation among 
bruising sensitive and bruising resistant strains. In this way a maximal variation of the trait ‘bruising sensitivity’ can be induced in 
segregating populations  intended to map this trait. Three environmental  factors were  investigated on four genotypes  (strains), 
i.e.,  thickness of  the  casing  layer  (2.5cm and 5cm), wetness of  casing  (dry and normal), and  relative humidity  in  the growing 
room  (80% and 87%). Analysis of variance  (ANOVA) showed  that genotype  (strain) was a significant  factor  influencing bruising 
sensitivity as well as casing thickness. Significant factor interaction effects were observed. The factor combination generating the 
largest difference  in bruising  sensitivity between  the  four  strains was  identified,  i.e.,  a  thickness of  the  casing  layer of  5cm, 
normal humidity of the casing, and 87% for relative humidity in the growing room. 
Key words: Agaricus bisporus, bruising sensitivity, environmental factors, relative humidity, casing wetness, thickness of casing layer 
 
环境因子对双孢蘑菇损伤敏感性的影响 
高巍 1, 2*      BAARS Johan JP1      DOLSTRA Oene1      VISSER Richard GF1     张金霞 2   
SONNENBERG Anton SM1 
1Plant Breeding, Wageningen University and Research center, 6700AA Wageningen, the Netherlands   
2中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 北京  100081 
 
   
  ISSN1672‐6472    CN11‐5180/Q    Mycosystema    November 22, 2016    Vol. 35    No. 11 
   
   
http://journals‐myco.im.ac.cn 
1376 
摘    要:在机械损伤过程中,白色双孢蘑菇极易被损伤并迅速褐变,使得机械采收的鲜菇质量低下,并且影响机械采收
技术的应用和发展。机械采收双孢蘑菇的褐变程度(损伤敏感性)受栽培环境条件的影响。本文应用因子设计分析的方
式研究多个因子对双孢蘑菇机械损伤敏感性的影响。以 4 个菌株为材料测试 3 个环境因子对双孢蘑菇损伤敏感性的影响,
即覆土的厚度(分为 2.5cm 和 5cm 两个水平),覆土的湿度(分为干覆土和正常覆土两个水平),以及菇房内的相对湿度
(分为 80%和 87%两个水平)。目的是找出能够在不敏感菌株和敏感菌株间产生最大敏感性差异的环境条件,由此得到的
环境条件将应用到后续的群体分离分析中以得到最大的敏感性变异率。根据方差分析结果得出基因型(菌株)和覆土厚
度是影响损伤敏感性的显著性因子,因子间相互作用显著。能够在不敏感菌株和敏感菌株间产生最大的损伤敏感性差异
的环境条件为正常湿度的 5cm 厚覆土材料和 87%的菇房内相对湿度。 
关键词:双孢蘑菇,损伤敏感性,环境因子,空气相对湿度,覆土含水量,覆土厚度 
 
INTRODUCTION 
Button mushroom, Agaricus bisporus (J.E. Lange) 
Imbach, is one of the most cultivated and consumed 
mushrooms,  especially  in western  countries  (Chang 
&  Wasser  2012).  Mechanical  harvesting  is  widely 
used by  large mushroom producers  in  the world  in 
order  to  reduce  the  production  cost.  For  instance, 
nearly  60%  of  the  production  is  harvested 
mechanically  in  the  Netherlands,  and  the  rest  is 
handpicked (Straatsma et al. 2007).  In practice, only 
30–35kg/h  can  be  picked  by  hand  whereas  the 
capacity  of  the mechanical harvesting  system  is up 
to  400  times  higher  than  that  of  handpicking. 
However,  mechanical  harvest  causes  damage, 
especially  to  the  mushroom  caps,  leading  to 
discoloration and  reduction  in quality. According  to 
our previous  test, all present‐day white commercial 
button  mushroom  varieties  are  genetically  similar 
(Sonnenberg  et  al.  2011)  and  sensitive  to  bruising 
(Weijn  et  al.  2012).  The  present  mechanical 
harvesting  system  is,  therefore, not  suitable  for  the 
harvest of mushrooms to supply of the fresh market 
for which high‐quality standards are demanded.   
Mushroom quality is judged by the consumer as 
depending  on  a  number  of  factors,  e.g.,  color, 
texture,  cleanliness,  maturity  and  flavor  (Burton 
2004). The main  factors which  contribute  to  loss  in 
quality  after  harvest  are  mushroom  discoloration 
and  maturation,  losses  in  weight  and  changes  in 
texture  (Burton  &  Noble  1993).  Since  consumers 
select  products  based  on  visual  inspection, 
discoloration of mushrooms,  i.e., bruising sensitivity 
is the main factor that determines mushroom quality. 
Mushroom discoloration is supposed to develop as a 
result of biochemical derivative processes occurring 
upon  senescence  or  mechanical  bruising,  which 
leads  to  oxidation  of  natural  phenols  catalyzed  by 
tyrosinase.  This  results  in  products,  i.e.,  quinones, 
which  chemically  react  with  themselves  and  with 
other  constituents  of  the  cell  to  form  melanin; 
brown cap color  is due  to  the dark melanin  (Jolivet 
et al. 1998). Different mechanisms might be involved 
in  bruise‐induced  discoloration  and  post‐harvest 
discoloration of  long  term  storage  (Burton & Noble 
1993). Many  studies were  conducted  to dissect  the 
mechanism of post‐harvest discoloration on storage 
conditions, enzyme activity  (Li et al. 2009; Wang et 
al.  2014),  cellular  changes  (Zhu  et  al.  2009),  and 
polyphenol oxidase genes (Weijin et al. 2013) etc. 
For  research  purposes,  the  level  of 
discoloration  after  mechanical  damage  (bruising 
sensitivity)  has  been  quantified  with  different 
bruising  devices  and  methods.  A 
GAO Wei et al. / Effects of environmental factors on bruising sensitivity of button mushrooms (Agaricus bisporus)


菌物学报
1377
polystyrene-shaking box was first used to bruise
mushrooms, which oscillated horizontally over a
distance of 40mm at a frequency of 2Hz for 10
seconds (Noble et al. 1997), and a bruise-ometer
was then developed to deliver a slip-shear treatment
on the surface of mushrooms (Burton 2004).
Nevertheless, the bruise-ometer developed by
Burton (2004) damaged mushrooms too much for
their research purposes and did not allow a
comparison between the bruised and non-bruised
area on the same mushroom (Weijn et al. 2012).
Therefore, a different bruising device and an image
analysis system were developed to quantify bruising
sensitivity (Weijn et al. 2012). Bruising sensitivity in
all the previous studies was assessed by quantifying
discoloration with the CIE L*a*b* system
(Robertson 1990) but with different values. Noble
et al. (1997) used the b value as an indicator of
bruising sensitivity; the larger the b value the
higher the bruising sensitivity (Noble et al. 1997).
Burton (2004) on the other hand used the L value
[or loge(100-L)] as an indicator, i.e., the higher the
value the lower the bruising sensitivity (Burton
2004). Weijn et al. (2012) used an image analysis
system to quantify cap color based on whiteness
index, which is equal to L minus 3*b (Weijn et al.
2012). Whiteness index was claimed to show a
closer resemblance to the perception of the human
eye of the white color than the L value. The
bruising sensitivity was defined as the difference in
whiteness index between the non-bruised area and
bruised area.
The variation of bruising sensitivity is not only
determined by genetic factors, but also influenced
by environmental factors. Most studies since
mid-1980 have been performed on genetically
similar hybrid strains. Several environmental factors
were studied to test the influence on bruising
sensitivity, e.g., the climate conditions in the
growing room, the casing depth, the water potential
of casing, the depth of compost etc. Mushrooms of
flushes 1 & 2 grown in high humidity (92%) were less
sensitive to bruising than those grown at low
humidity (85%) (Burton 2004). Flush 2 mushrooms
were significantly less discolored after bruising than
those from flushes 1 and 3 (Burton & Noble 1993).
Compost is the substrate of mushroom production,
and it contains all nutrition needed for mushroom
growth. Experiments studying the influence of
compost on mushroom quality are scares.
Mushrooms grown on less degraded, straw-like
compost were slightly but significantly less
discolored (high L value) after bruising than those
grown on more degraded compost (Burton 2004).
Mushroom number and dry matter content were
greater on higher amounts of compost per square
meter of growing area, but difference in compost
amount had no influence on mushroom
susceptibility to bruising (Noble et al. 1997). Casing
layer supplies water for the growth and
development of mycelium and fruit bodies. Two
casing compositions, varying in content of sugar
beet lime and peat, were tested at three water
potential levels. With casing composition of 30%
sugar beet lime (70% peat), mushrooms grown in
dry casing were significantly less sensitive to bruising
than those grown in medium and wet casing (Burton
2004). Nevertheless, Flush 1 mushrooms grown in
wet casing discolored significantly less (higher L
value) than mushrooms grown in medium and dry
casing; Flush 3 mushrooms grown on dry casing
discolored less than those from medium casing and
   
  ISSN1672‐6472    CN11‐5180/Q    Mycosystema    November 22, 2016    Vol. 35    No. 11 
   
   
http://journals‐myco.im.ac.cn 
1378 
wet  casing;  Flush  2 mushrooms  grown  in  casing  of 
different water potential did not show difference  in 
bruising  sensitivity  (Burton  2004).  In  addition, 
Bruising  sensitivity  was  also  influenced  by  casing 
depth.  Mushrooms  grown  on  deep  casing  (40mm 
and  55mm)  discolored  less  than  shallow  casing 
(25mm) (Noble et al. 1997).   
According  to  these  aforementioned  studies, 
bruising sensitivity (BS) of button mushroom can be 
influenced  by  multiple  environmental  factors.  The 
most  important  factors  influencing  mushroom 
bruising are the wetness of casing and the humidity 
in  growing  rooms;  casing  depth  is  in  turn  more 
important  than  casing  composition  and  compost 
type  (Burton 2003). Thus,  there  is generally a  clear 
picture  of  the  factors  that  influence  bruising 
sensitivity. However,  the  impact  of  the  interactions 
between factors on this trait is still largely unknown. 
A  main  objective  of  this  study  was  to  find  for 
breeding  purposes  a  suitable  combination  of 
environmental  conditions  for  the  evaluation  and 
analysis  of  BS.  Therefore  we  did  a  multi‐factorial 
study  to  get  a  better  insight  in  the  relevance  of 
interactions  between main  factors  i.e.,  wetness  of 
casing, casing depth and  relative humidity affecting 
BS  and  to  find  a  better  environmental  condition 
generating larger BS variation.   
1 MATERIALS AND METHODS 
1.1 Mushroom strains 
In  this  study  four  white  button  mushroom 
strains  (TO7, CH1,  TW4  and  TW7) were used.  They 
were selected based on previous  research,  in which 
bruising  sensitivity  of  a  number  of  strains  was 
studied  (Weijn  et  al.  2012).  TO7  and  CH1  were 
selected  as  representatives  of  strains  with  low 
bruising  sensitivity  (resistant)  and  TW4  &  TW7  as 
representatives  of  strains  with  high  bruising 
sensitivity  (sensitive).  All  the  four  strains  were 
obtained  from  the  strain  collection  of Wageningen 
UR Plant Breeding.   
1.2 Experimental design 
All  the  four  selected  strains  were  used  in  a 
cultivation  test  to  explore  the  effects  of  three 
environmental  factors on bruising  sensitivity  (BS)  in 
four  replicates.  Three  environmental  factors  tested 
in  this  study  were  relative  humidity  (RH)  in  the 
growing  room,  casing  depth  (CD),  and  wetness  of 
casing  (CW).  Each  environmental  factor  had  two 
levels  (Table  1).  The  dry  and  normal  casing  soils 
(different  in  wetness)  were  obtained  from  a 
commercial company (CNC Grondstoffen, Milsbeek). 
The water content of casing were measured as 77% 
(W/W) for the dry casing and 79% (W/W) the normal 
casing,  respectively.  The  RH  in  the  growing  rooms 
during the production phase was set at 80% and 87%, 
respectively.  Thus,  23  environmental  factor 
combinations  were  tested  on  four  strains 
(genotypes),  resulting  in  a  total  of  32  treatments 
[strain (4)* RH (2)* casing depth (2)* types of casing 
(2)].  Each  treatment  was  replicated  in  four  times 
(trays).  This  implies  that  a  total  of  128  trays were 
divided over two growing rooms that differed in RH. 
The trays within each room were randomized. 
 
Table 1 Levels of environmental factors 
Level  Factor 
Relative 
humidity 
Casing 
depth 
Wetness of 
casing* 
1  0.80  2.5cm  Dry (77%) 
2  0.87  5.0cm  Normal (79%) 
Note: *, in brackets water content of casing soil. 
GAO  Wei  et  al.  /  Effects  of  environmental  factors  on  bruising  sensitivity  of  button  mushrooms  (Agaricus  bisporus)
 
 
菌物学报 
1379
1.3 Spawn preparation and mushroom cultivation 
Spawn of the four strains used in this study was 
prepared  in  polypropylene  boxes  with  an  air  filter 
(280mL, OS60+ODS60, Combiness, Eke, Belgium). To 
fill  the 128  spawn boxes, 6kg  sorghum  grains were 
boiled  for 20min  in 10L  tap water. After draining of 
excess water and cooling down  in  the open air,  the 
cooked sorghum grains were mixed with 2.4% (W/W) 
gypsum  and  0.7%  (W/W)  lime.  Each  box was  filled 
with 80g cooked sorghum and sterilized at 121°C for 
20min. A piece of mycelial  inoculate  (3cm2 per box) 
of one of the four strains, pre‐grown on MMP plates 
[1%  (W/W) malt extract, 0.5% mycological peptone, 
10mmol/L  MOPS,  and  1.75%  agar,  pH  7.0]  was 
inoculated  in  each  spawn  box.  Spawn  colonized 
within two weeks. To achieve even colonization, the 
spawn was shaken one week after inoculation and a 
second time three days later. 
Commercial  phase  II  mushroom  compost 
(16kg/tray, CNC Grondstoffen, Milsbeek) was filled in 
128  trays  (56cm×36cm×20cm)  and  each  tray  was 
subsequently  inoculated  with  a  single  box  of 
sorghum  spawn  (around  110mL).  Two  subsets  of 
trays  were  distributed  randomly  over  the  growing 
rooms  having  either  a RH of  80%  or  87%. After  16 
days of  spawn  run  (air  temperature 21–23°C aimed 
at keeping compost temperature near 25°C; RH 95%; 
CO2  0.35%),  the  difference  between  trays  in  casing 
type  (of  different  water  content)  and  in  depth  of 
casing  soil  (CNC  Grondstoffen,  Milsbeek)  were 
established.  Casing  colonization  was  performed 
under  the  same  climate  conditions  as  used  for 
spawn  run.  Casing  soil was  ruffled.  After  3  days  of 
recovery growth,  the  room was  vented at a  rate of 
0.075°C/h  until  the  air  temperature  reached  18°C. 
Meanwhile,  the  level  of  CO2  was  lowered  to             
0.1%  at  a  speed  of  0.0035%/min.  The  RH  of  one 
room was  set  at 80%,  and  that of  the other  room 
was set at 87%. Since different depths and types of 
casing  need  different  time  lengths  for  mycelium 
colonization  and  different  amount  of  irrigation 
water,  casing  application  and  irrigation  before  the 
first  flush were  scheduled  (Supplementary  file  1). 
Casing  of  2.5cm was  applied  one week  later  than 
the  5cm  casing  in  order  to  have  a  coherent 
cropping  time.  The  total  amount  of  water  for 
irrigation  before  the  first  cropping  flush was  also 
different  for  different  treatments,  i.e.,  11.25L/m2 
for  normal  5cm  casing,  7L/m2  for  dry  5cm  casing, 
1.5L/m2  for normal 2.5cm casing, and 0.25L/m2  for 
dry 2.5cm casing. 
1.4 BS evaluation and analysis 
Mushrooms  with  a  suitable  size  for  testing 
(diameter: 4–5cm) were picked with closed caps and 
bruised  with  three  strokes  of  the  bruise  device 
(Weijn et al. 2012). Pictures were taken 60min after 
bruising  and  analyzed  with  a  computer  image 
analysis  system.  The  difference  in whiteness  index 
between  the  bruised  area  and  non‐bruised  area  of 
ten mushrooms  per  tray was  determined  to  get  a 
measurement of bruising sensitivity (BS). A higher BS 
value  represents  a  higher  level  of  sensitivity  to 
bruising.  The  BS measurements were  performed  in 
the same way for mushrooms of flush 1 and flush 2. 
Statistical  analysis  was  performed  with  Genstat 
version  15  using  data  of  flush  1  and  flush  2, 
separately. Since the factor RH was confounded with 
compartment it was used in the analyses of variance 
(ANOVA) as a block factor. 
2 RESULTS 
Performance  of  strains.  According  to  ANOVA 
   
  ISSN1672‐6472    CN11‐5180/Q    Mycosystema    November 22, 2016    Vol. 35    No. 11 
   
   
http://journals‐myco.im.ac.cn 
1380 
the  factors  Strain and  casing depth  (CD) had highly 
significant influence on bruising sensitivity (Table 2). 
The wetness of casing  (CW) on  the other hand was 
an insignificant factor in flush 1 as well as in flush 2. 
The  three  two‐factor  interactions  were  significant 
for BS of flush 1, but only Strain×CW were significant 
for  BS  of  flush  2.  The  three‐factor  interaction was 
not significant for BS of flush 1 and flush 2. 
 
 
Table 2 Analyses of variance for bruising sensitivity of mushrooms from flushes 1 and 2 
Source of variation  Flush 1  Flush 2 
Df  Mean square  F probability  Df  Mean square  F probability 
Cmpt stratum (RH)  1  133.77      1  26.85     
Strain  3  753.25  <.001  3  386.33  <.001 
CD  1  462.26  <.001  1  43.20  0.049 
CW  1  18.31  0.168  1  5.60  0.475 
Strain×CD  3  54.60  0.001  3  17.41  0.195 
Strain×CW  3  29.95  0.028  3  36.72  0.021 
CD×CW  1  44.71  0.032  1  13.56  0.267 
Strain×CD×CW  3  3.62  0.767  3  13.16  0.311 
Residual  111  9.53      110  10.91     
Total  127          126         
Note: RH indicates the relative humidity in the growing room; CD, the depth of casing; and CW, the wetness of casing. 
 
The strains TO7 and CH1 were significantly  less 
sensitive to bruising than the other two strains TW4 
and TW7 in both flush 1 and flush 2 (Table 3). This is 
in  agreement  with  the  expectation.  The  resistant 
strains  TO7  and  CH1  did  not  differ  significantly  in 
bruising sensitivity, while TW4 showed to be a  little 
more  sensitive  to  bruising  than  TW7.  In  general 
there was not much difference in bruising sensitivity 
of mushrooms from the first and second flush of the 
bruising‐insensitive  strains.  For  the  sensitive  strains 
bruising sensitivity was more pronounced in the first 
flush than in the second flush. 
Impact  of  environmental  conditions.  The 
thickness of casing  layer (casing depth) had a highly 
significant influence on BS ratings in flush 1 (Table 2). 
Flush 1 mushrooms grown on 5cm  casing  soil were 
significantly more  sensitive  to  bruising  than  those 
grown  on  a  casing  depth  of  2.5cm.  The  flush  2 
mushrooms showed an opposite  response  to casing 
depth,  although  the  differences  in  BS  between  the 
two  casing  depths  were  small  (Table  3).  The 
mushrooms grown on dry casing soil tend to be  less 
sensitive  to bruising  than  those on normal  soil, but 
the differences were not significant.   
Nevertheless,  the  interaction  of  wetness  and 
depth of casing (CW×CD) had significant effect on BS 
of flush 1 mushrooms. The water content of the thin 
casing  layer  (2.5cm)  did  not  make  a  significant 
difference in BS‐flush 1, but of the content in the 5cm 
casing  layer  did make  a  difference,  i.e. mushrooms 
 
GAO  Wei  et  al.  /  Effects  of  environmental  factors  on  bruising  sensitivity  of  button  mushrooms  (Agaricus  bisporus)
 
 
菌物学报 
1381
 
Table 3 Means of bruising sensitivity for each level of the factor (strain and three environmental factors) set in flushes 1 and 
2 of the bruising test 
Factor  Flush  Factor level  SEM* 
Strain  TO7  TW4  CH1  TW7   
    1  14.49  23.44  13.27  20.52  0.78 
  2  13.86  20.19  13.09  18.44  0.83 
             
Casing depth (CD)  2.5cm  5cm       
  1  16.03  19.83      0.55 
  2  16.96  15.82      0.58 
             
Relative humidity (block) (RH)  80%  87%       
  1  16.91  18.95      ‐ 
  2  15.95  16.84      ‐ 
             
Wetness of casing (CW)  Dry  Normal       
  1  17.55  18.31      0.55 
  2  16.17  16.62      0.58 
Note: *: SEM represents standard error of means. 
 
produced  on  a  dry  layer  of  5cm  casing  layer were 
less  sensitive  to  bruising  than  those  from  the  5cm 
casing  layer  with  a  normal  water  content. 
Mushrooms  from  the  room  with  87%  RH  were 
generally  more  sensitive  to  bruising  than  those 
produced at 80% RH. Influences of possible variation 
in  climate  conditions  other  than  RH  between  the 
rooms  cannot be  ruled out.  In general, mushrooms 
from  flush  2  were  less  sensitive  to  bruising  than 
those from flush 1 under most tested environmental 
conditions (Table 3).   
The  interaction  effects  of  strain  by 
environments.  The  interaction  between  strain  and 
CD  was  shown  to  have  a  significant  influence  on 
bruising  sensitivity of mushrooms  from  flush 1, but 
not  on  those  from  flush  2  (Table  2).  In  flush  1, 
mushrooms  of  three  strains  (TW4,  CH1  and  TW7) 
produced on a  layer of 2.5cm  casing  soil, were  less 
sensitive  to  bruising  than  those  from  a  5cm  layer 
(Fig. 1). Caps of TO7 produced on a  thin or normal 
casing layer did not show a significant difference in BS. 
TW7  in  flush  1  showed  a  significantly  higher 
sensitivity  to bruising when grown on normal  casing 
(5cm) as compared  to dry casing  (5cm). On both dry 
and  normal  casing  mushrooms  from  strain  TW4 
grown  on  2.5cm  casing  were  significantly  less 
sensitive   than   those   grown   on   5cm   casing. 
Mushrooms of  strain TO7 grown on dry  casing were 
significantly  less  sensitive  to  bruising  than  those 
grown  on  normal  casing  soil  in  flush  2,  but  the 
 
   
  ISSN1672‐6472    CN11‐5180/Q    Mycosystema    November 22, 2016    Vol. 35    No. 11 
   
   
http://journals‐myco.im.ac.cn 
1382 
 
 
 
Fig. 1 Mean performance of strains for bruising sensitivity of mushrooms (from flushes 1 and 2) produced under four different 
growing  conditions.  Error  bars  indicate  standard  error  of means.  CW  indicates  the  wetness  of  casing;  CD  indicates  casing 
thickness. 
 
 
difference was  not  significant  in  flush  1.  The  other 
three strains did not show a significant difference  in 
BS  of  flush  2 when  they were  grown  on  casing  of 
different water  content  (Fig. 1). CH1  in  flush 1 was 
generally  less  sensitive  on  2.5cm  casing  but  less 
sensitive on 5cm casing in flush 2.   
Differences  in  bruising  sensitivity  depending 
growing  conditions.  The  datasets  on  bruising 
sensitivity of flush 1 and flush 2 were analyzed again 
to  get  statistics  for  each  of  the  eight  possible 
combinations  of  environmental  conditions  enabling 
comparison  between  conditions  with  respect  to 
their  suitability  to  discriminate  strains  for  bruising 
sensitivity.  Factor  combination  C4  generated  the 
largest  difference  in  bruising  sensitivity  among  the 
bruising  resistant  and  bruising  sensitive  strains  in 
both  flushes,  i.e.,  a  wider  range  of  BS  value 
(Min‐Max).  According  to  the  BS  value  of  the  four 
strains,  this  larger  variation was mainly  generated by 
the fact that C4 increased the bruising sensitivity of the 
two sensitive strains by a larger extent than the other 7 
condition combinations  (Table 4). The high coefficient 
of variance (CV%) in flush 2 (23%) under the condition 
of  C4  was  due  to  the  large  differences  between 
replicates of the two sensitive strains (TW4 and TW7). 
In  contrast,  factor  combination  C6  generated  the 
smallest difference in BS among the four tested strains.   
3 DISCUSSION 
In  this study, the main effects of genotype and 
environmental  factors  on  bruising  sensitivity  of 
button mushroom were analyzed in a factorial design.   
 
GAO  Wei  et  al.  /  Effects  of  environmental  factors  on  bruising  sensitivity  of  button  mushrooms  (Agaricus  bisporus)
 
 
菌物学报 
1383
 
Table  4  Statistics  for  bruising  sensitivity  (BS)  of  the  four  strains  under  all  the  eight  environmental  conditions  (factor 
combinations) applied 
Code  Factor combination  Flush  TO7  CH1  TW4  TW7  SEM Min‐max  Diff min‐max  CV (%)
C1  Dry/5cm/RH 0.8  1  12.85 15.61 25.59 19.68 1.09 10.90‐28.46  17.56  11.80 
    2  10.09 13.78 18.58 14.4  1.02 7.51‐20.14  12.61  14.30 
C2  Normal/5cm/RH 0.8  1  16.65 11.55 23.77 25.82 1.56 9.41‐28.32  18.91  16.00 
    2  15.60 11.09 18.26 17.94 1.99 9.65‐23.72  14.07  23.50 
C3  Dry/5cm/RH 0.87  1  13.97 15.24 24.57 23.39 1.50 10.86‐27.59  16.73  15.60 
    2  13.32 10.57 21.20 20.19 1.61 9.24‐25.21  15.97  19.80 
C4  Normal/5cm/RH 0.87  1  15.37 17.01 30.24 25.99 1.68 12.34‐36.28  23.94  15.20 
    2  14.61 10.32 22.65 20.5  1.96 5.80‐30.16  24.36  23.00 
C5  Dry/5cm/RH 0.8  1  15.41 12.59 20.18 14.16 1.38 9.08‐21.09  12.01  17.70 
    2  8.44  15.91 21.84 21.13 0.75 7.81‐23.08  15.27  8.90 
C6  Normal/5cm/RH 0.8  1  13.89 10.52 16.72 15.56 0.92 8.88‐19.08  10.2  13.00 
    2  16.19 15.69 18.49 17.63 1.11 13.69‐22.05  8.36  13.10 
C7  Dry/5cm/RH 0.87  1  12.6  12.63 23.48 18.9  1.77 9.35‐26.4  17.05  20.90 
    2  16.19 14.3  19.96 18.87 1.89 11.75‐26.11  14.36  21.80 
C8  Normal/5cm/RH 0.87  1  15.21 11.02 22.99 20.63 1.41 9.82‐25.46  15.64  16.10 
    2  16.28 13.07 20.54 16.88 1.57 10.52‐26.77  16.25  18.80 
Note: SEM: The standard error of the mean; Min‐max: The minimum and the maximum value of bruising sensitivity among the 
four  strains;  Diff min‐max:  The  difference  between  the minimum  and  the maximum  value;  CV  (%):  The  high  coefficient  of 
variance. 
 
Three environmental  factors,  i.e.,  relative humidity  in 
the growing room (RH) (although confounded with the 
difference  of  growing  rooms),  casing  depth  (CD)  and 
wetness of casing (CW) were tested on four genotypes. 
It turned out to be that bruising sensitivity of the four 
strains  was  significantly  influenced  by  the  tested 
environmental  factors,  i.e.,  bruising  sensitivity  was 
sensitive to environmental change. Thus, it is necessary 
to  find  out  a  suitable  environmental  condition  to 
generate  sufficient  phenotypic  variations  for  genetic 
studies  of  this  trait  and  to  guide  the  production  of 
bruising resistant mushrooms. 
Bruising  sensitivity was  significantly  influenced 
by  environmental  factors  and  differed  highly 
significantly  among  strains  (genotypes).  In  ANOVA 
strain  as  a  factor  generated  larger  variance  for  BS 
than  the  environmental  factors.  This  indicates  that 
genotype  is  still  the  main  source  of  phenotypic 
variation  of  bruising  sensitivity,  and  difference  in 
bruising  sensitivity  is  mainly  controlled  by  genetic 
factors.  As  expected,  the  two  preselected  resistant 
strains  showed  less  sensitivity  to  bruising  than  the 
two  preselected  sensitive  strains  in  all  the 
environmental conditions. Bruising resistant strain is 
   
  ISSN1672‐6472    CN11‐5180/Q    Mycosystema    November 22, 2016    Vol. 35    No. 11 
   
   
http://journals‐myco.im.ac.cn 
1384 
an  urgent  need  for  modern  button  mushroom 
industry,  and  it  might  be  able  to  reduce 
bruising‐induced  discoloration  to  a  certain  level 
during mechanical harvesting. A combination of 87% 
RH, 5cm depth of the casing and normal moisture is 
used currently by most of the mushroom growers to 
grow  present‐day  white  commercial  hybrids, 
apparently  because  most  agronomic  traits  are 
optimal under these conditions. Since all commercial 
mushroom  strains  are  genetically  similar 
(Sonnenberg et al. 2011), this is routinely used as an 
optimal condition by almost all mushroom growers. 
However,  it  is  not  always  an  optimal  condition  for 
strains with a  low bruising  sensitivity, as  shown  for 
the commercial variety CH1. Despite the thick casing 
layer  (5cm)  improved  several agronomic  traits, e.g., 
firmness,  casing  colonization,  maturation,  stipe 
shape  and  size  of  mushroom  compared  to  2.5cm 
casing  layer  (data  not  shown), mushrooms  on  5cm 
casing were more sensitive to bruising than those on 
2.5cm  casing.  Although  RH  87%  (confounded  with 
the  growing  room)  was  beneficial  for  mushroom 
distribution,  firmness  and  maturation  (data  not 
shown),  it turned out to be a factor  level generating 
higher  bruising  sensitivity  in  flush  1  compared  to 
that  of  RH  80%.  Dry  casing  is  currently  sold  as  a 
different type of casing at some compost companies, 
but moisture  content  of  casing  in  this  study  as  an 
independent  environmental  factor  did  not  show 
significant  influence  on  bruising  sensitivity.  This 
might  be  due  to  the  small  difference  in  water 
content  between  the  two  types  of  casing, which  is 
perhaps  insufficient  to  generate  phenotypic 
variation.  Thus,  in order  to obtain  less bruised  and 
discolored  button  mushrooms  during  harvesting, 
mushrooms should be grown on  thinner casing and 
in a less humid growing room. 
Different  strains  favored  different 
environmental  conditions  for  lower  bruising 
sensitivity, e.g., in flush 1, TO7 favored dry casing no 
matter the depth of casing, and TW4 favored 2.5cm 
casing no matter  the  levels of water  content. Thus, 
the  environmental  conditions  used  for  commercial 
mushroom production might not be applicable to all 
new  released  cultivars,  especially  strains  that  are 
genetically  more  distant  from  the  present‐day 
hybrids.  The  significant  interaction  effects  of 
genotype  (strain) by environmental  factors (G×E) on 
bruising sensitivity  (BS) also  indicated  that different 
strains  had  different  responses  to  environmental 
changes.  For  instance,  the  two  levels  of  relative 
humidity  in  the  growing  room only  gave  significant 
differences in BS for TO7 in flush 1 but not the other 
three  strains.  In  contrast,  the  two  levels  of  casing 
depth  generated  significant  difference  in  BS  for  all 
the other  three  strains but not  TO7  in  flush 1.  The 
significant  G×E  effects  suggest  that  a  particular 
variety  might  need  a  special  package  of 
environmental  conditions  to  meet  the  superior 
quality requirements. 
The  direction  of  the  effects  of  environmental 
factors on bruising sensitivity obtained  in this study 
is  in  several aspects different  from  that  reported  in 
previous  studies. Noble  et al.  (1997) observed  that 
mushrooms  grown  on  25mm  casing  (shallow) 
showed  a  greater  sensitivity  to  bruising  than 
mushrooms grown on 40 or 55mm casing which had 
similar b values  (P<0.001); Burton  (2004)  suggested 
that  to  reduce  bruising,  mushrooms  should  be 
grown wet (casing water and humidity) and allowed 
to  dry  out  somewhat  towards  the  end  of  the  crop 
period  (Burton  2004). However, mushrooms  grown 
GAO  Wei  et  al.  /  Effects  of  environmental  factors  on  bruising  sensitivity  of  button  mushrooms  (Agaricus  bisporus)
 
 
菌物学报 
1385
on  5cm  casing were  significantly more  sensitive  to 
bruising  than  those  grown  on  2.5cm  casing  in  our 
study,  and no  significant  effect of water  content of 
casing on bruising  sensitivity was observed. Burton 
(2004) reported that first flush mushrooms grown in 
high humidity  (92%) were  less  sensitive  to bruising 
less  than  those  grown  in  low  humidity  (85%).  In 
contrast, we found that first flush mushrooms grown 
in  high  humidity  (87%)  were  significantly  more 
bruised  than  those  grown  in  low  humidity  (80%), 
although the setup of our experiment does not allow 
far reaching conclusions since variations  in RH were 
tested only once  in  two different  rooms  (one  room 
with high and one with low RH). There are a number 
of  possibilities  to  cause  the  discrepancies  between 
the  previous  and  our  studies. Because of  the most 
significant  effects  of  genotype  and  significant 
interaction effects of G×E, the primary reason for the 
deviation of  results  in different  studies  is  likely due 
to  different  strains  used  in  these  studies.  Four 
distinct  strains  were  tested  in  our  study,  of  which 
CH1 behaved quite differently with  the other  three 
strains.  This  indicates  that  one  genotype  is 
insufficient  to  give  a  general  conclusion  about  the 
effect  of  environmental  factors  on  bruising 
sensitivity. A commercial strain Hauser A12 was used 
in the study of Nobel et al. (1997), but Burton (2004) 
did  not mention  which  strain  he  used  to  test  the 
bruising sensitivity (Noble et al. 1997; Burton 2004). 
A  second  possibility might  lie  in  the  differences  in 
casing and watering schedule. In the study of Burton 
(2004), the water potential of casing was monitored 
weekly  for  the  water  content  and  water  release 
curves and adjusted by watering as required, and the 
casing  was  kept  moist  by  regular  light  watering 
between  each  flush  in  the  study  of  Noble  et  al. 
(1997). The watering were scheduled in our study as 
to keep the difference in levels of casing factors until 
picking  flush 1  (Supplementary  file 1). Trays  in  flush 
2 were watered at the same time, and thinner casing 
was  watered  less  than  the  5cm  casing.  Thus,  the 
difference of factor  level might be minimized during 
flush  2.  Additionally,  different  bruise  method  and 
the  way  of measurement might  also  attribute  the 
opposite results. The bruising applied to mushrooms 
in the study of Burton (2004) was considered to give 
too  much  damage  to  mushrooms  by  Weijn  et  al. 
(2012).  In  our  study  the  background  color  (the 
non‐bruised  area)  was  included  in  the  calculation, 
but  it  was  not  included  in  the  measurement  of 
bruising  sensitivity  in previous  studies. Besides,  the 
difference  in whiteness  index  between  the  bruised 
area and non‐bruised area was used in this study for 
the measurement of bruising  sensitivity, and  L or b 
value was mainly used  in previous studies of Burton 
(2004)  and  Noble  et  al.  (1997).  This  significant 
difference in b value resulted from shallow and deep 
casing was not observed by using  loge(100‐L)  value 
(Noble  et  al.  1997).  In  addition,  the  compost  and 
casing  materials  in  our  study  were  bought  from 
commercial  suppliers,  but  these  materials  were 
self‐prepared  in  the  two  previous  studies.  In 
conclusion,  the  results  of  our  study  were  not 
comparable with those reported in previous studies. 
The  discrepancies  may  be  attributed  to  the 
differences in strains, materials and methods used in 
previous studies and this study.   
The  combination  of  87%  RH,  normal moisture 
content, and a 5cm casing generated the greatest BS 
variation among the bruising sensitive and resistant 
strains  in both  flush 1  and  flush 2  (Table 4) mainly 
due to an increase of BS of the two sensitive strains. 
Later on, this selected commercial condition will be 
used  to  cultivate  the  segregating  populations  for  a 
   
  ISSN1672‐6472    CN11‐5180/Q    Mycosystema    November 22, 2016    Vol. 35    No. 11 
   
   
http://journals‐myco.im.ac.cn 
1386 
large  phenotypic  variation  to  map  the  genetic 
determinants  of  mushroom  bruising  sensitivity. 
Since  this  is  the  environmental  condition  that   
widely used in modern commercial mushroom farms 
where hybrid strains are grown, and genotype is the 
main  factor  determining  bruising  sensitivity, 
breeding  for  new  resistant  cultivars  might  be  the 
only  way  to  improve  the  bruising  resistance  of 
current  fresh  mushrooms.  Mushroom  industries 
worldwide are  in need  for new varieties adapted  to 
new  cultivation  techniques.  At  present, mechanical 
harvesting  is  an  effective  technique  to  reduce  the 
labor costs. This work presented the effects of three 
main environmental factors on bruising sensitivity of 
button mushrooms and the  factor combination that 
generates  the  largest  phenotypic  variation  among 
strains.  It will provide basic knowledge of genotype 
by  environmental  interaction  for  genetic  and 
breeding study of the trait, bruising sensitivity. 
 
Acknowledgements: We thank Amrah Weijn  for her support 
on picture scoring and Ed Hendrix for his work of mushroom 
cultivation and picking. 
 
 
 
 
[REFERENCES] 
Burton KS, 2004. Cultural factors affecting mushroom quality 
‐cause  and  control  of  bruising. Mushroom  Science,  16: 
397‐402 
Burton KS, Molloy S, Willoghby N, 2003. Water  is the key to 
bruising. Mushroom Journal, 641: 26‐28 
Burton  KS,  Noble  R,  1993.  The  influence  of  flush  number, 
bruising and storage temperature on mushroom quality. 
Postharvest Biology and Technology, 3: 39‐47 
Chang  ST,  Wasser  SP,  2012.  The  role  of  culinary‐medicinal 
mushrooms on human welfare with a pyramid model for 
human  health.  International  Journal  of  Medicinal 
Mushrooms, 14: 95‐134 
Jolivet  S,  Arpin  N,  Wichers  HJ,  Pellon  G,  1998.  Agaricus 
bisporus browning: a review. Mycological Research, 102: 
1459‐1483 
Li NY,  Jin QL, Li CY, Cai WM, 2009. Enzymes associated with 
browning  of  Agaricus  bisporus  fruit  bodies  during 
storage. Acta Edulis Fungi, 16(3): 53‐56 (in Chinese) 
Noble R, Rama T, Miles S, Burton KS, Stephens TM, Reed JN, 
1997.  Influences of compost and casing  layer depths on 
the  mechanical  properties  of  mushrooms.  Annals  of 
Applied Biology, 131: 79‐90 
Robertson  AR,  1990.  Historical  development  of  CIE 
recommended  color  difference  equations.  Color 
Research & Application, 15: 167‐170 
Sonnenberg ASM, Baars JJP, Hendrickx PM, Lavrijssen B, Gao 
W, Weijn A, Mes JJ, 2011. Breeding and strain protection 
in  the  button  mushroom  Agaricus  bisporus.  In: 
Proceedings of  the  7th  International Conference of  the 
World  Society  for  Mushroom  Biology  and  Mushroom 
Products. Vol 2. Arcachon, France. 7‐15 
Straatsma  G,  Sonnenberg  ASM,  Loo  ENV,  2007. 
Systeeminnovatie  in  teelt en voeding van champignons. 
Plant  Research  International,  Onderzoeksgroep 
Paddenstoelen, Wageningen. 
Wang  LF, Wang  XT, Wang  ZD,  2014.  Kinetics  and  effect  of 
storage  temperature  on  the  browning  and  antioxidant 
activity of Agaricus bisporus. Modern  Food Science and 
Technology, 2014(2): 157‐163 (in Chinese) 
Weijn A, Bastiaan‐Net S, Wichers HJ, Mes  JJ, 2013. Melanin 
biosynthesis  pathway  in  Agaricus  bisporus mushrooms. 
Fungal Genet Biology, 55: 42‐53 
Weijn A, Tomassen MMM, Bastiaan‐Net S, Wigham MLI, Boer 
EPJ, Hendrix EAHJ, Baars  JJP, Sonnenberg ASM, Wichers 
HJ, Mes  JJ, 2012. A new method  to  apply and quantify 
bruising  sensitivity  of  button  mushrooms.  LWT‐Food 
Science and Technology, 47: 308‐314 
Zhu  JY,  Wang  XY,  Wang  J,  2009.  Effects  of  CA  storage  on 
ultrastructure  of Agaricus  bisporus.  Transactions  of  the 
Chinese Society of Agricultural Engineering, S1: 78‐81 (in 
Chinese) 
(本文责编:韩丽)