全 文 :食用菌学报2016.23(2):44~48
收稿日期:2016-03-17原稿;2016-03-25修改稿
基金项目:云南省应用基础研究计划项目(2013FZ168)、云南省科研院所技术开发专项(No.2015DC014)、中国科
学院“西部之光”人才培养项目(No.326)、国家自然科学基金项目(31560008)和云南省热带作物科技创
新体系建设专项(RF2015-5)资助
作者简介:高 锋 (1986-),男,硕士,助理研究员,主要研究方向为食用菌生理学和食用菌栽培学。
*本文通讯作者 E-mail:zhangchunxia7084@163.com
DOI:10.16488/j.cnki.1005-9873.2016.02.009
继代次数对暗褐网柄牛肝菌菌种活性的影响
高 锋1,许欣景1,何明霞1,曹 旸1,刘 静1,王文兵1,方艺伟1,王 云1,2,张春霞1*
(1云南省热带作物科学研究所,云南景洪666100;2新西兰皇家植物和食品研究所,新西兰)
摘 要:为了研究继代次数对暗褐网柄牛肝菌(Phlebopus portentosus)菌种活性的影响,选取生产上优良性
状发生退化的栽培菌株11023为研究对象,监测其及继代2次,5次,8次后菌种的各项生理生化特征以及
出菇性状。结果显示,随着继代次数增加,菌丝长势减弱,菌落生长速率降低,菌落颜色变浅,菌落边缘整齐
度降低;淀粉酶分泌能力减弱;出菇率和单菇重均减小,抗杂能力减弱。推断菌株11023继代次数不宜超过
2代。
关键词:暗褐网柄牛肝菌;继代次数;菌丝生长;子实体生长;淀粉酶
暗褐网柄牛肝菌(Phlebopus portentosus)属于牛肝菌目(Boletales)小牛肝菌科 (Boletaceae)网
柄牛肝菌属 (Phlebopus),是云南省西双版纳地区每年雨季市场上常见的食用菌[1-2]。暗褐网柄牛肝菌
是目前唯一能实现菇房周年栽培的牛肝菌目食用菌。目前主要利用组织分离法从野生或栽培子实体
上获得母种,逐一栽培测产来筛选优良菌株[1]。当前栽培模式下,优良菌株在继代一定次数后就会发
生衰退。为了防止误用衰退菌株造成不可挽回的经济损失,在投入生产使用前有效辨别菌种活力显得
极其重要。
有研究表明菌丝生长速率、胞外酶活性、酯酶同工酶、可溶性蛋白和菌落形态等生理生化特征与食
用菌的抗杂能力和产量性状有相关性[3-10]。淀粉酶是人工栽培条件下暗褐网柄牛肝菌降解大分子碳源
基质最主要的胞外酶(数据另文发表),因此淀粉酶活性能较好地表征菌种活力。在生产中发现菌株
11023第一次继代菌种表现出较优良的农艺性状:单菇重100g以上,出菇率高,出菇整齐,污染率低;
但随继代次数增加,出菇率下降,出菇不整齐等退化现象明显。因此笔者以菌株11023为主要研究对
象,以目前主要栽培的优良菌株13013为对照菌株,分析不同继代次数下菌丝生长速率和长势、淀粉酶
活性、可溶性蛋白和酯酶同工酶以及出菇性状的变化规律,以期找出能表征菌种随继代次数增加活性
发生衰退的生理生化特征,为后续的菌种保藏方法创新以及菌种活力鉴定等菌种管理工作提供参考。
1 材料与方法
1.1供试菌株
暗褐网柄牛肝菌(P.portentosus)继代菌株11023-2、11023-5和11023-8分别为11023菌株的2
次、5次和8次继代菌株;11023菌株、继代菌株及13013菌株均保藏于云南省热带作物科学研究所植
物保护与微生物利用研究中心菌种保藏室。
1.2主要试剂与仪器设备
葡萄糖、酵母膏、刚果红、碘(I2)、碘化钾(KI)、乙酸-1-萘酯、乙酸-2-萘酯、固蓝 RR盐、KH2PO4和
MgSO4·7H2O均为分析纯,均购自生工生物工程(上海)股份有限公司。
第2期 高 锋,等:继代次数对暗褐网柄牛肝菌菌种活性的影响
M1液体培养基:200.0g去皮马铃薯(煮汁),20.0g葡萄糖,2.0g酵母膏,1.0g MgSO4·7H2O,
1.0g KH2PO4,1000mL水。
M1固体培养基:M1液体培养基另加15g琼脂粉[11-13]。
M1淀粉固体培养基:M1固体培养基中葡萄糖减半,添加2g可溶性淀粉。
M1淀粉刚果红固体培养基:M1淀粉固体培养基,添加刚果红终浓度为0.2%(w/v)。
培养料:10kg橡胶树木屑,5kg稻粒 ,15.0g MgSO4,5.0g KH2PO4,含水量60.0%,pH
4-6[1]。
BIC-250型人工气候箱,上海博迅实业有限公司;DYCZ-25E型P4垂直电泳仪,北京市六一仪器
厂;SK-100B恒温摇床,上海苏坤实业有限公司。
1.3菌丝生长实验
供试菌株在M1固体培养基上,30℃避光活化培养20d。取生长旺盛的菌落前缘菌丝(直径1cm,
简称活化菌饼)1块接种于 M1固体培养基平板中央(直径9cm平皿,35mL培养基),30℃避光培养。
分别于第3,6,9,12,15和18天利用十字交叉法测量菌落直径。利用 Microsoft Excel中的SLOPE
函数求出菌落生长速率。菌株的菌落生长速率以5个平行实验的算数平均值±标准差表示。并于第
18天观察菌丝长势、菌落边缘整齐度及菌丝颜色[11]。
v=1/2×SLOPE({菌落直径集合},{对应测量时间集合})(其中菌落直径、测量时间和生长速率
单位分别为mm、d和mm/d)
1.4淀粉变色圈实验
1.4.1刚果红法
供试菌株的活化菌饼接种于M1淀粉刚果红固体培养基平板(直径9cm,培养基35mL)中央,1个
菌饼接1个培养皿,30℃避光培养,第15天用十字交叉法测量菌落直径和变色圈直径。数据以5个重
复试验的平均值±标准差表示。
1.4.2卢戈氏碘液法
供试菌株活化菌饼1块接种于M1淀粉固体培养基平板(直径9cm,培养基35mL)中央,1个菌饼
接1个培养皿,30℃避光培养。第15天用十字交叉法测量菌落直径,然后用喷壶将卢戈氏碘液染色
(配制方法:取10g碘化钾溶于85mL蒸馏水中,再加5g碘并用磁力搅拌器搅拌溶解,过滤去除少量
未溶解的碘颗粒,碘的总浓度为150mg/mL)均匀地喷洒于培养基表面,测量未被染成蓝色区域的直
径。数据以5个重复的平均值±标准差表示。
1.5可溶性蛋白及酯酶同工酶电泳实验
1.5.1电泳样品制备
4个活化菌饼接种于装有200mL M1液体培养基的500mL三角瓶,150r/min,30℃避光培养
7d,无菌纱布过滤,蒸馏水清洗3遍,用纱布挤去水分,液氮研磨至粉碎,分别称取100mg用1mL预
冷的pH 7.2PBS缓冲液(用于可溶性蛋白电泳)或1mL pH 5.6磷酸盐缓冲液(用于酯酶同工酶分析)
振荡混匀,13800 g离心10min,上清液即为蛋白样品。用改良型Bradford法蛋白浓度测定试剂盒对
蛋白样品进行定量,通过稀释使不同样品的蛋白浓度一致。
1.5.2电泳
使用变性聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)进行可溶性蛋白分析[14]。使用非变性聚丙烯酰胺凝
胶电泳(Native-PAGE)进行酯酶同工酶分析,分离胶浓度为10%,具体方法参照郭晓霞硕士论文[15]。
根据蛋白 Marker绘制相对迁移率和蛋白质相对分子质量标准曲线,结合所得电泳图谱,计算差异蛋白
条带的相对迁移率(Rf)以及相对分子质量。
1.6栽培试验
4个活化菌种的菌饼接种于300mL M1液体培养基,150r/min,30℃避光振荡培养7d,得液体菌
种。按照常规方法接种、发菌培养和出菇管理[1]。每个菌株培养90袋。统计污染情况、出菇率和单菇
重。3个重复。
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食 用 菌 学 报 第23卷
1.7数据分析
使用 Microsoft Excel 2013和SPSS 20.0对试验数据进行统计分析。
2 结果与分析
2.1菌丝生长和淀粉变色圈实验结果
菌丝生长实验结果如表1所示,随着继代次数增加,菌丝生长速率下降,长势减弱,颜色变浅,菌落
边缘渐不规则。图1可以看到明显的变色圈,表明暗褐网柄牛肝菌分泌了淀粉酶。与菌株11023相比
变色圈直径与菌落直径之比,继代2次的菌株11023-2相当,而继代5次和8次的菌株11023-5和
11023-8显著下降(表1)。说明继代菌株11023-5和11023-8的菌落分泌淀粉酶能力降低,淀粉酶分泌
能力发生了退化。
表1 菌丝生长和淀粉变色圈实验结果
Table 1 Mycelial growth features and amylase activity of P.portentosus strains
菌株
Strain
生长速率
Growth rate
(mm/d)
菌丝长势
Mycelial
growth vigor1)
菌落边缘整齐度
Colony edge
菌落颜色
Colony color
变色圈直径/菌落直径
Ratio of fungal colony:
colored zone diameters(mm)
CR-ST2) LI-ST3)
11023-2 1.7±0.3b ++
较整齐
Generaly regular
褐色 Brown 2.1±0.3a 1.3±0.1a
11023-5 1.6±0.3b + 不规则Irregular 黄褐色 Tawny 1.9±0.2b 1.2±0.2b
11023-8 1.5±0.4c + 不规则Irregular 灰白色 Grey 1.5±0.2c 1.2±0.2b
11023 1.8±0.2a +++ 整齐Regular 暗褐色 Dark brown 2.1±0.2a 1.3±0.1a
13013 1.8±0.1a +++ 整齐 Regular 暗褐色 Dark brown 1.4±0.2c 1.2±0.1b
1)+ + + 长势旺盛;+ +长势较好;+长势一般;2)刚果红法;3)卢戈氏碘液法;不同小写字母表示处理间的差异达到显著水平
(P<0.05)
1)+++ :vigorous growth;++:strong growth;+:intermediate growth;2)Congo red-starch test;3)Lugols iodine-starch test;
Values are the means±SD of five determinations;different lower case letters indicate a significant difference between strains
at P<0.05
双箭头示变色圈,短线示菌落
Horizontal lines-diameter of colored zones;vertical lines-diameter
of fungal colony
图1 菌株11023-8刚果红法变色圈(左)
和卢戈氏碘液法变色圈(右)示例
Fig.1 Amylase activity of P.portentosus strain 11023-8using
Congo red-starch(left)and Lugols iodine-starch tests(right)
2.2可溶性蛋白和酯酶同工酶电泳实验
结果
获得可溶性蛋白和酯酶同工酶标准曲
线分别为M=-44.540ln(Rf)+14.124(R2
=0.998)和 M=-69.164ln(Rf)+13.980
(R2=0.998,M 相对分子质量,Rf迁移
率)。菌株11023-2、11023-5及11023-8可
溶性蛋白电泳图谱条带数与菌株11023没
有差异;而酯酶同工酶条带(Rf=0.80,相
对分子量为37000)只在菌株 11023-2、
11023-5及11023-8中出现,并且同工酶条
带随继代次数增加颜色变深。
2.3出菇试验结果
栽培出菇实验结果如表2所示,与
11023、13013相比,菌株11023-2,11023-5,11023-8单菇重低,标准差偏大,菇型不一致,出菇不整齐,
抗杂能力弱。鉴于继代一次产生的菌种数量有限,笔者认为菌株11023继代次数不宜超过2代。
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第2期 高 锋,等:继代次数对暗褐网柄牛肝菌菌种活性的影响
表2 出菇试验结果
Table 2 Cultivation data
菌株
Strain
第一批出菇 (移入出菇房第7、8天采收)
First flush(harvested 7-8dafter ful
colonization)
第二批出菇(移入出菇房第14天采收)
Second flush(harvested 14dafter ful
colonization)
出菇率
Fruiting rate
(%)1)
平均单菇重(g)
Fresh weight per
fruit body
出菇率
Fruiting rate
(%)1)
平均单菇重(g)
Fresh weight per
fruit body
污染率
Contamination
rate(%)2)
11023-2 33.4 96.7±16.8b 22.2 83.2±35.1a 23c
11023-5 33.4 76.5±17.7c 33.4 42.2±31.7b 33b
11023-8 33.4 58.0±13.6d 33.4 39.2±33.1b 44a
11023 77.8 110.0±5.3a 0 0 <10d
13013 88.9 100.0±6.5b 0 0 <10d
1)出菇率=出菇菌袋/考察菌袋×100%;2)污染率=发生污染的菌袋数/考察菌袋数×100%;不同小写字母表示处理间的差异达到显
著水平(P<0.05)
1)Fruiting rate=Number of logs with fruit bodies/Total number of logs×100%;2)Contamination rate=Number of contaminated logs/Total
number of total logs×100%;Different lower case letters indicate the differences among the strains was significant(P <0.05)
3 讨论
本试验发现,暗褐网柄牛肝菌11023菌种继代5次数后,出菇性状发生了显著的退化,同时菌丝长
速、菌丝长势、菌丝颜色、菌落边缘整齐度、胞外淀粉酶活性及酯酶同工酶各项生理生化特征也发生了
不同程度的变化。李晓等人的研究发现,随着继代培养次数的增加,黑木耳(Auricularia auricula)菌
丝生长速度、接种点附近菌落的密度及洁白度、菌丝分枝能力以及对木屑培养料分解能力均呈逐渐下
降趋势 [7]。严培兰等发现黑木耳(A.auricula)不同的胞外酶活性与抗霉性有一定的相关性,而不同
菌株的抗霉性又与产量呈正比[5]。沈爱喜等发现菌种转管次数超过一定次数蛹虫草(Cordyceps
militaris)的出草性能会发生退化[16]。对白僵菌(Beauveria bassiana)研究发现,随着继代次数增多,菌
种菌丝徒长,产孢率下降、生物防治效果降低[17],部分酯酶同工酶的酶活性降低[4]。对糙皮侧耳
(Pleurotus ostreatus)的研究发现,菌种退化后可溶性蛋白含量降低[8]。因此,笔者认为上述生理及生
化特征与菌株活力密切相关,可作为参考指标用于初步评估暗褐网柄牛肝菌菌株因继代次数增加引起
的活性退化程度。
在糙皮侧耳和刺芹侧耳(P.eryngii)的研究中发现不同培养时间和不同培养基条件及不同组织部
位,酯酶同工酶酶谱的酶带呈现多态性[18]。因此,基于生理生化特征的菌种活性评估方案的准确性一
定程度上取决于培养基、培养条件、取样时间和取样部位的一致性。有人发现凤尾菇(P.sajor-caju )
菌种转管次数达30代时菌丝长势、形成子实体所需天数和产菇量均无明显差异[19]。笔者发现不同地
域、不同“宿主”植物来源的暗褐网柄牛肝菌菌株之间生理生化特征存在较大的差异(数据另文发表)。
在生产中发现,不同菌株菌种所能继代的次数也不尽相同,如13013菌株目前已继代4次,优良性状未
发生显著变化。因此,为了有效降低误用衰退菌种的风险,菌种保藏机构以及菌种生产企业在暗褐网
柄牛肝菌菌种出厂或者投入使用前,需要逐一评估可继代次数。
孟黎明等发现经常性的交替使用不同培养基有助于减缓菌种退化[6]。因此笔者正在尝试利用不
同培养基交替使用的方法对暗褐网柄牛肝菌进行培养,利用上述方法评估菌株可继代次数,以期找出
可增加菌种可继代次数、延长菌种使用寿命的培养基组合。
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Effect of Subculture Frequencyon
Phlebopus portentosus Strain Characteristics
GAO Feng1,XU Xinjing1,HE Mingxia1,CAO Yang1,LIU Jing1,WANG Wenbing1,
FANG Yiwei 1,WANG Yun1,2,ZHANG Chunxia1*
(1 Yunnan Institute of Tropical Crops,Jinghong,Yunnan 666100,China;
2 New Zealand Institute for Plant &Food Research Limited,New Zealand)
Abstract:Mycelial and fruit body growth characteristics of Phlebopus portentosus strains 11023-2,11023-5
and 11023-8(derived from cultivar 11023after two,five and eight sub-cultures for 28-30days at 30 ℃,
respectively on a medium consisting of 200g potato,20g glucose,2.0g yeast extract,1.0g MgSO4·7H2O,
1.0g KH2PO4,15g agar and 1000mL ddH2O)were determined using cultivars 11023and 13012as controls.
Increasing frequency of sub-culture resulted in decreasing mycelial growth rates and vigor,lighter colored
mycelia,more irregular-edged fungal colonies,and smaler fungal colony:colored zone diameter ratios in
Congo red and Lugols iodine starch tests,compared with controls.In cultivation tests using artificial logs
composed of 10kg rubber tree(Hevea brasiliensis)sawdust,5kg rice seeds,15.0g MgSO4,5.0g KH2PO4
and 60% water,adjusted to pH 4-6,increasing frequency of sub-culture resulted in lower fruiting rates and
single mushroom fruit body weights,and higher contamination rates,compared with controls.
Key words:Phlebopus portentosus;frequency of sub-culture;mycelial growth;fruit body growth;amylase
[本文编辑] 于荣利
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