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园 　艺 　学 　报 　2007, 34 (4) : 941 - 946
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2007 - 04 - 09; 修回日期 : 2007 - 06 - 28
基金项目 : 河南省科技攻关项目 (0524040003)3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: qliyou@henau1edu1cn)
香菇 939菌株单核菌丝和双核菌丝多糖产量比较
申进文 , 王淑敏 , 戚元成 , 高玉千 , 梁振普 , 邱立友 3
(河南农业大学生命科学学院 , 郑州 450002)
摘 　要 : 香菇 939菌株的担孢子萌发成的单核菌丝菌落 , 根据其特征可分为 4种类型 : S型 (菌丝贴
生型 ) ; A型 (粉状致密型 ) ; R型 (菌丝稀薄型 ) 和 H型 (绒毛气生型 )。摇瓶液体培养单核菌丝和双核
菌丝 , 根据其产多糖能力 , 可将 4种类型单核菌丝分为两组 : 第 1组 S型和 R型 , 多糖产量和双核菌丝相
似 ; 第 2组 A型和 H型 , 多糖产量显著低于第 1组。菌丝贴生型单核菌丝菌落 S1高产多糖所需的营养和
环境条件与其亲本双核菌丝基本相同 , 但是 , 易利用的碳源葡萄糖、蔗糖和麦芽糖对单核菌丝产多糖有较
大的抑制作用 , 而对双核菌丝产多糖的影响则较小。单核菌丝对高溶氧水平没有双核菌丝敏感 , 高溶氧水
平对双核菌丝产多糖有明显的抑制作用。发酵液初始 pH值偏酸性对双核菌丝产多糖不利 , 而对单核菌丝
产多糖影响较小。
关键词 : 香菇 ; 单核菌丝 ; 双核菌丝 ; 香菇多糖
中图分类号 : S 64611 + 2　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2007) 0420941206
Com par ing the L en tinan Y ield of the M onokaryon tic M ycelia to the D ikary2
otic M ycelia from L en tinu la edodes 939
SHEN jin2wen, WANG Shu2m in, Q I Yuan2cheng, GAO Yu2qian, L IANG Zhen2pu, and Q IU L i2you3
(College of L ife Science, Henan A gricu ltural U niversity, Zhengzhou 450002, China)
Abstract: Lentinan (LN) is a very important immunomodulator. The characteristics of p roducing LN of
monokaryontic mycelia developed from the basidiospores have not been reported. Our research demonstrated
that the monokaryontic mycelia colonies developed from basidiospores of L en tinu la edodes 939 could be classi2
fied into four types: type S, sticking; type A , app ressed; type R, rare and thin; type H, fine hair. The four
types of the monokaryontic mycelia could divide into two group s based on the LN yield by shaking flack culti2
vation. The first group included type S and R where LN p roduction was sim ilar to that of the dikaryotic myce2
lia; the second group included type A and H where LN p roduction was significantly lower than that of the first
group. The nutrition and environment required for p roducing LN of monokaryontic mycelia S1 of type S were
basically sim ilar to that of its parent dikaryotic mycelia. However same as glucose, the easily utilized C
sources, such as sucrose and maltose, disp layed strong rep ression on S1 for p roducing LN but weak rep ression
on dikaryotic mycelia. Monokaryontic mycelia were not as sensitive to high dissolved oxygen as dikaryotic my2
celia which could be considerably rep ressed. An initial lower pH of liquid media did not p rofit dikaryotic my2
celia to p roduce LN , but had little effect on monokaryontic mycelia.
Key words: L en tinu la edodes; Monokaryontic mycelia; D ikaryotic mycelia; Lentinan
香菇 (L en tinu la edodes) 是世界上生产规模最大的食用菌之一 , 年产量仅次于双孢蘑菇。香菇细
胞壁中的葡聚糖主要是带有β21, 6葡聚糖分枝的β21, 3葡聚糖 , 称为香菇多糖 ( lentinan, LN)。自 20
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世纪 60年代末发现香菇多糖具有抗肿瘤活性以来 , 大量研究表明 , 香菇多糖能提高人体免疫能力 ,
具有抗病毒 , 抗肿瘤和刺激干扰素形成等多种医疗保健功效 (Chihara et al. , 1969; Markova et al. ,
2005; Zhang et al. , 2005)。
目前香菇多糖的生产主要是从香菇子实体中提取 , 工艺复杂 , 收得率低 , 加上香菇子实体生产周
期长、易受环境影响等因素 , 导致香菇多糖生产成本高 , 产量小 , 价格昂贵 , 远不能满足临床和保健
需要。若采用深层发酵法生产香菇多糖 , 生产周期则大大缩短 , 且每 100 mL发酵液所含有的多糖总
量与 100 g鲜香菇相当 , 因而成本低 , 易于工业化生产 (雷敬敷 等 , 1993)。然而 , 现有香菇菌种多
糖产量低 , 难以满足液体发酵工业化生产的需要。所以 , 应用遗传育种手段提高香菇菌种多糖产量十
分必要。发酵生产用香菇菌种为双核菌丝 , 诱变育种时不易得到稳定的突变株 , 采用其担孢子或单核
菌丝进行诱变育种则较容易获得稳定的突变株。因此 , 香菇的担孢子或单核菌丝是进行遗传育种的良
好材料。有关香菇单核菌丝产多糖的研究尚未见报道。
本研究中对香菇单核菌丝产多糖的特性与双核菌丝加以比较 , 为应用单核菌丝作为高产香菇多糖
的育种材料打下基础。
1　材料与方法
111　菌种及其培养基
香菇 939 (L en tinu la edodes‘939’) 由河南省农业科学院食用菌研究开发中心提供。
母种培养基 ( PDA)、原种培养基和栽培培养基配方见赵柏叶等 (1998) 的报道。液体发酵培养
基配方是黄豆粉 10 g, 葡萄糖 30 g, 酵母膏 5 g, MgSO4 ·7H2 O 015 g, KH2 PO4 1 g, 维生素 B1 0105
g, 水 1 L, pH 610。
112　香菇担孢子分离和单核菌丝鉴定、菌落分型
按常规方法栽培香菇。取八分成熟的新鲜子实体 , 弹射法 (赵柏叶 等 , 1998) 收集担孢子。用
无菌水将新鲜的担孢子制成孢子悬液 , 以一定的稀释度涂布 PDA平板 , 25℃恒温培养 5～7 d, 对单
个孢子萌发形成的菌落 , 经形态观察分型 , 镜检无锁状联合确定为单核菌丝。
113　单核菌丝和双核菌丝液体发酵产多糖
将香菇 939菌株的单核菌丝和双核菌丝分别接种于液体发酵培养基中 , 装液量为 0125 L三角瓶
装 011 L培养液 , 震荡培养 (25℃、150 r·m in - 1 ) , 分别测定产糖时程曲线 , 确定产糖高峰期。以下
试验均于产糖高峰期采用苯酚 —硫酸法 (于村和吕鑫 , 2000) 测定多糖含量。
114　单核菌丝和双核菌丝发酵条件的比较
选取产多糖量最高的菌丝贴生型菌落单核菌丝 S1及其亲本香菇 939菌株的双核菌丝 , 在液体发
酵培养基的基础上 , 分别采用不同的碳源、氮源、金属离子、初始 pH 值、装液量进行摇瓶培养
(25℃、150 r·m in - 1 ) , 于产糖高峰期测定多糖含量。结果取 3次重复的平均值。
2　结果与分析
211　单核菌丝菌落的分型
在 PDA培养基平板上培养 5～7 d, 担孢子萌发长成单菌落 , 镜检菌丝无锁状联合 , 鉴定为单核
菌丝。
根据菌落特征 , 将单核菌丝菌落分为 4种类型 (图 1) : S型 (菌丝贴生型 ) , 菌丝贴生于培养基
表面 , 菌落大 , 菌丝稀疏 , 长势不均匀 ; A型 (粉状致密型 ) , 菌丝贴生于培养基表面 , 菌丝致密 ,
菌落有白色斑点 , 生长不均匀 ; R型 (菌丝稀薄型 ) , 菌丝非常稀薄 , 肉眼几乎看不到菌丝 , 对着灯
光隐约可见菌丝 ; H型 (绒毛气生型 ) , 菌丝绒毛状 , 气生菌丝明显 , 菌丝洁白 , 均匀。
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　4期 申进文等 : 香菇 939菌株单核菌丝和双核菌丝多糖产量比较 　
图 1　香菇 939单核菌丝菌落的 4种类型
S: 菌丝贴生型 ; A: 粉状致密型 ; R: 菌丝稀薄型 ; H: 绒毛气生型。
F ig. 1　Four types of m onokaryon tic m ycelia of L. edodes 939
S: Sticking type; A: App ressed type; R: Rare and thin type; H: Fine hair type.
212　单核菌丝和双核菌丝产多糖量的比较
21211　双核菌丝和单核菌丝 S1产多糖时程的比较 　
分别摇瓶培养香菇 939菌株的单核菌丝 S1和双核菌丝 , 单核菌丝 S1培养到第 18天时 , 产糖量
达到最大值 1 02410 mg·L - 1 ; 双核菌丝培养到第 11天时 , 产糖量达到最大值 88815 mg·L - 1 (图
2)。双核菌丝的产糖高峰期比单核菌丝 S1提前 7 d, 但单核菌丝 S1高峰期产糖量比双核菌丝高
15125%。
培养过程中单、双核菌丝发酵液的 pH值均呈现先高后低的趋势 , 当产糖量达到高峰时 , 发酵液
pH值降至最低 (图 2) , 这与前人的报道 (赵永勋和张跃华 , 2004) 一致。
图 2　香菇 939单核菌丝 S1和双核菌丝产多糖时程
F ig. 2　T im e curves of produc ing L N for m onokaryon tic m ycelium
S1 and d ikaryotic m ycelia of L. edodes 939
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21212　单核菌丝和双核菌丝产多糖量的比较 　
随机选取香菇 939菌株的双核菌丝和 4种不同类型的单核菌丝的单菌落各 5个 , 接入液体发酵培
养基中 , 培养至产糖高峰期测定多糖量。S型和 R型产糖量较高 , 均为 86111 mg·L - 1 ; A型和 H型
较低 , 平均为 79510 mg·L - 1 , 差异达极显著水平。然而 , 单核菌丝 S型和 R型的平均产糖量与双核
菌丝 86410 mg·L - 1非常接近 , 经方差分析没有差别 , 其中 S型单核菌丝长速快 , 产糖量高 , 选取代
表菌落 S1用于以下试验。
213　发酵条件对单核和双核菌丝产多糖的影响
21311　碳源的影响 　
如图 3所示 , 淀粉 (310% ) 作为碳源时单核菌丝 S1和双核菌丝产多糖量最大 ; 另外 3种碳源葡
萄糖、蔗糖和麦芽糖 (均为 310% ) 对单核菌丝 S1产多糖有较大的抑制作用 , 而对双核菌丝产多糖
影响较小。
21312　氮源的影响 　
酵母膏 (115% ) 作氮源时 , 单核菌丝 S1和双核菌丝产糖量均最高 , 用其他氮源物质 (均为
115% ) 时产糖量都较低 , 尤其是使用无机氮时仅产生微量的多糖 (图 3)。
图 3　发酵条件对香菇 939单核菌丝 S1和双核菌丝产多糖的影响
F ig. 3　Efeect of cond ition s on L N production of m onokaryon tic m ycelia
S1 and d ikaryotic m ycelia of L en tinu la edodes 939
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　4期 申进文等 : 香菇 939菌株单核菌丝和双核菌丝多糖产量比较 　
21313　金属离子的影响 　
K+ 、Mg2 + (均为 0115% ) 对单核菌丝 S1产多糖有较大的促进作用 , 尤其是添加 Mg2 +产多糖量
最高 , 添加 Ca2 + 多糖产量居中 , 而添加 Fe2 + 、 Fe3 + (均为 0115% ) 多糖产量仅分别是最高值的
3012%和 1911%。K+ 、Mg2 + 、Ca2 +对双核菌丝产多糖有较大的促进作用 , 添加 K+多糖产量最高 ,
添加 Fe2 +和 Fe3 +多糖产量仅分别是最高值的 5713%和 2415%。
21314　pH值的影响 　
如图 3所示 , 培养液初始 pH 610时单核菌丝 S1产多糖量最高 , 初始 pH 710时双核菌丝产糖量
最高。发酵液初始 pH值偏酸性时对双核菌丝产多糖影响较大 , 而对单核菌丝产多糖影响较小。
21315　装液量的影响 　
在 015 L三角瓶中分别装入 25～200 mL的培养液 , 试验溶氧水平对产多糖的影响。随着装液量
的增加 , 单核菌丝 S1和双核菌丝产多糖量随之增加 , 但当装液量增加到 200 mL时产多糖量有所下
降。单核菌丝对高溶氧水平没有双核菌丝敏感 , 高溶氧水平对双核菌丝产多糖有明显的抑制作用 , 装
液量为 25、50 mL时 , 双核菌丝的产多糖量仅是其最高值的 1414%、2616% , 相应地 , 单核菌丝的
产多糖量分别是其最高值的 5015%和 7710%。
3　讨论
香菇是一种典型的四极性异宗结合的担子菌 , 其子实体可以产生 4种交配型的孢子。根据香菇
939菌株的单核菌丝菌落的生长特征和菌落形态 , 我们将其分为 4种类型 : S型 (菌丝贴生型 )、A
型 (粉状致密型 )、R 型 (菌丝稀薄型 ) 和 H 型 (绒毛气生型 )。其中 , 后 3种形态与李莉云等
(1997) 报道的形态特征基本相同。张善财等 (2002) 和许益财等 (2003) 也报道了 4种形态 , 但由
于没有图片资料 , 无法进一步比对。
单核菌丝的形态是受基因控制的 , 这些形态和交配型的多态性与遗传物质的多样性是否有一定的
相关性 , 还有待于进一步验证。
N iederp ruem等 (1977) 发现 , 裂褶菌的单核菌丝多糖产量显著高于由其配对形成的双核菌丝 ,
认为可能是由于双核菌丝具有形成子实体的能力 , 所以其产多糖低。但也有相反的情况。Prokop等
(1992) 的研究表明 , 裂褶菌 ATCC38548菌株的单核菌丝 , 不论是从双核菌丝制备原生质体得到的 ,
还是从担孢子得到的 , 其多糖产量均明显低于双核菌丝 ; 通过制备原生质体得到 1株产多糖量较高的
单核菌丝与来自其他菌株的交配型不同的单核菌丝杂交 , 得到的双核菌丝产多糖量均高于其双亲单核
菌丝。
作者对香菇 939菌株单、双核菌丝产多糖的研究结果与裂褶菌有明显不同。4种不同类型单核菌
丝根据其产多糖能力 , 可分为两组。第一组 S型 (菌丝贴生型 ) 和 R型 (菌丝稀薄型 ) , 其多糖产量
和双核菌丝基本相同 ; 第二组 A型 (粉状致密型 ) 和 H型 (绒毛气生型 ) , 其多糖产量显著低于双
核菌丝和第一组单核菌丝。因此 , 裂褶菌单、双核菌丝和香菇单、双核菌丝产多糖的机理有待进一步
研究。
除了多糖产量不同外 , Prokop等 (1992) 还观察到 , 不论是在合成培养基上 , 还是在天然培养
基上 , 裂褶菌 ATCC38548菌株的单、双核菌丝的生长速度和生长量没有明显不同 , 但是 , 单核菌丝
的β21, 3葡聚糖酶活性则显著高于双核菌丝 , 这也可能是单核菌丝产多糖量低的一个原因。本研究结
果表明 , 不论是在固体培养基还是在液体培养基上 , 香菇 939菌株的单核菌丝生长速度均比双核菌丝
慢 , 生产多糖周期长 , 需进一步研究解决。
对菌丝贴生型单核菌丝 S1和其亲本双核菌丝高产多糖的营养和环境条件的比较发现 , 单核菌丝
S1和双核菌丝二者所需的适宜的碳源、氮源、金属离子、发酵液的初始 pH值和溶氧水平表现出基本
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相同的趋势 , 但也有一定的差别。易利用碳源葡萄糖、蔗糖和麦芽糖对单核菌丝产多糖有较大的抑制
作用 , 而对双核菌丝产多糖的影响则较小。单核菌丝对高溶氧水平没有双核菌丝敏感 , 高溶氧水平对
双核菌丝产多糖有明显的抑制作用。与之相似 , 发酵液初始 pH值偏酸性不利于双核菌丝产多糖 , 而
对单核菌丝产多糖影响较小。
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