黃年來
(福建三明真菌研究所)
香菇Lentinusedodes(Berk)Sing.是目前世界上第二大宗人工栽培的食用菌。1981年全世界鮮香菇的年產量約19.2萬噸(鮮:干=7:1;其中日本干香菇占1,4735噸,占世界干香菇產量90(共l6385噸,其中中國700噸,南朝鮮950噸;鮮菇7,8000噸,幾乎占全世界量的100)。隨著科枝交流和亞洲移民的增多。目前歐洲和羨國香菇的需求量激增。對香菇的引種也十分興趣。
我國雖然有800年以上栽培香菇的歷史,但至今沒有把香菇生產搞上去。近幾年來的年產量徘徊在3000一4000噸左右。其原因是多方面的。其中有一個主要原因是沿用砍花栽培法,對香菇育種工作沒有引起國家的高度重視。
目前國內栽培的許多香菇菌種,除了各地自己分離和保藏的野生菌株之外,大多數是從日本引進來的栽培種。只有少數有條件的高等院校和研究所,做了少量的探索工作。為了把我國的香菇栽培事業搞上去,為了育出本國的香菇優良品種,育菇育種工作亟待開展。
大家都知道,育種是一種用人工方法控制香菇繁殖的手段,通過育種的手段,把不同菌株理想的遺傳特征結合起來,創造比原來更好的菌株,甚至是自然界申原來不存在的新種。新品種或新菌株。為了達到這個目的,在從事食用育種過程中,必須具備如下最低的要求:
1.在交配過程中,菌株之間有明顯可辯的交配反應。
2.交配之后,雜交菌株有產生子實體的能力。
3.有減數分梨(親株雙方的遺傳物質可以發生交換、重組和分離)。
4.擔孢子有存活力。
除上述四條之外,為了提高育種的工作效率,還必須具備許多其他的附加條件。
據國外報道,選作育種對象的,最理想的食用菌的特征如下:
1.有性生殖是異宗結合的;
2.生活史比較短,單倍期占優勢;
3.生活史可以在實驗室中,在入工控制的條件下完成;
4.孢子很容易萌發,而且萌發率很高;
5.交配反應很清楚,結實性菌絲很容易辨認,并把它分離出來進行擴大,培養,產生子實體;
6.培養條件已清楚,要求又比較簡單;
7.育種原始材料很容易在自然界中找到;
8.遺傳特性有較大的變異性。
從1935年日本及川、西門,內山等人開始研究香菇的性別,直到目前大規模的育種工作,充分證明,把香菇作為育種素材是接近理想的。唯一的一個缺點是香菇結菇試驗的時間比較長,需要好幾個月的肘間。不過,隨著食用菌生理學的進展,這一難點又有了新的突破。
總之,目前我國開展香菇育種研究已有了較完整的理論基礎,一定能把工作開展起來。
二、香菇育種的基礎知識
香菇的生活史及有性生殖(表1)。
香菇的育種離不開性和交配型,不了解香菇的性和交配型,不了解育種計劃是不行的。人們傳統的方法是選種或篩選。篩選是一種簡便的方法,但篩選只能在有限的范圍內進行,目前真正有效的育種方法是雜交。
香菇的有性生殖(Sexuality)是雙因子控制的,異宗結合的。經過詳細的細胞學研究己經查明,凡能形成子實體的菌絲都是有鎖狀聯合的雙核菌絲,同時觀察到擔子中發生減數分裂,以及其后在擔子上形成四個單核的擔抱子。香菇擔抱子萌發并不產生典型的芽管。而是沿長軸方向伸長,形成單核菌絲。所有的單核菌絲都沒有鎖狀聯合,自交不孕,雜交可孕。
通過單核菌絲之間的交配實驗,分析了單核菌絲交配過程中產生有鎖狀聯合的菌絲的范圍,并測定在形成雙核菌絲中細胞核遷移的速度,證明香菇是雙因子控制的異宗結合的食用菌。即孢子有四種交配型,即四極性。有兩個不親和因子A和B控制著有性生殖的過程。即在香菇的生活史中,A因子相B因子控制著不同的,但又互相關系的部分。A因子控制著細胞核的配對和鎖狀聯合的形成,B因子控制著細胞核的遷移和鎖狀細胞的融合。A因子和B因子都有復等位基因的性質。
當A因子的等位基因不同,而B因子的等位基因相同時(A≠B=)這種交配屬于半親和性。其特點是細胞核沒有遷移,只局限于雙萬接觸區進行交配,形成一種不會出菇的異核菌絲。在這種異核菌絲中,頂端細胞是單核的,次頂端細胞是單核的,有一個假鎖狀聯合(鎖狀細胞相次頂端細胞發生融合)。
當A因子的等位基因相同,而B因子的等位基因不同時(A=B≠),這種交配類型也屬于半親和性。其特點是細胞核發生遷移,細胞形成一種不會出菇的異核菌絲,這種異菌核絲有多核的細胞,每個細胞中有數目不定的細胞核,有部分橫隔膜,沒有鎖狀聯合。
當A因子的等位基因相同,B因子的等位基因也相同(A=B=),沒有交配,形成A=B=的異核菌絲,這種異核菌絲在形態上和其他異核菌絲是有區別的,它的氣生菌絲很弱,生長不正常,常平貼于培養基上,故稱為平貼"Flat"菌絲。
當A因子等位基因不同,B因子等位基因也不同時(A≠B≠),其交配型是完全可親和的。其特點是有細胞核的遷移,結果在交配的雙方全面形成有出菇能力的、有鎖狀聯合的雙核菌絲。香菇育種主要的重點和目的是獲得優質的A≠B≠的雙核菌絲。
總而言之,香菇是典型的雙因子控制的異宗結合的食用菌。其交配反應如表2所示.
甲、取同一朵香菇同一擔子上四個擔孢子進行雜交,完全親和的交配只有25。
乙、取同一朵香菇不同擔子上的孢子進行所謂多孢雜交,除了產生完全親和的交配之外,也可能產生半親和的交配,結實的雙核菌絲和不結實的多核異核菌絲混在一起。結菇能力差。故香菇雜交育種必須采用孢子分離,用單核菌絲進行交配。同一朵香菇,或同一品種香菇,遺傳物質相似,雜交后生活力不會有很大的改變,在育種中可以不用。
丙、從不同品系的香菇中取擔孢子或單核菌絲進行交配,結果絕大多數的單核菌絲能互相交配,產生鎖狀聯合。這意味著不同品系的單核菌絲其不親和性因子A和B的等位基因都有不同。
日本每年都到巴布亞新幾內亞、婆羅門洲、泥泊爾采集野生香菇和日本香菇雜交,這就是日本能育出許多香菇新品種的原因。
我國野生香菇的資源相當豐富,南方十一個省市有許多優良的地方品種,是我們培育香菇優良品種的基因寶庫。同時我們也可以采用日本的方法。采用中國野生品種×中國栽培品種;中國野生品種×引進的日本菌種。這樣做,親株遺傳性狀有較大差異,可以育出好種;而不要采用日本菌種×日本菌種,或同一中國品種×同一中國品種,因為它們的親株遺傳物質相近。雜交后代沒有多大差異。
三、雜交育種的步驟
1.出發菌株的選擇
供雜交用的親本,必須按育種的目的認真地進行挑選,必須是目前生產上比較好的,或具有某種特殊性狀的菌株。
2.分離單個擔抱子或單核菌絲
有條件的單位采用顯微操作器分離盡可能多的單抱子或單核菌絲。基層單位可以采用連續稀釋法。在瓊脂平板上挑取單個(極微小的)菌落,并在移植后,鏡檢。在排除其他菌類污染的情況下,把沒有形成鎖狀連合的單核菌絲,挑選出來,每管眺一個菌株。如果進行遺傳研究,還需要通過交配反應,確定每一菌株的不親和性因子,即極性。如果生產性育種可以不做這一工作。
3.不同親本(地方品種)單核菌絲的雜交
把不同親本接在不同試管中,把需要雜交的兩親本,接在同一試管的斜面上,把能產生真鎖狀連合的雙核菌絲挑出來。按此類推可以獲得許許多多雜交的菌株。供進一步的出菇試驗。
注,搞香菇雜交研究,常用的培養基如下,
①馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基(PDA)
馬鈴薯(去皮)200一250克
葡萄糖20克
瓊脂15―20克
水1000毫升
②酵母蔗糖瓊脂培養基(ESA)
蔗糖20克
酵母粉5克
瓊脂15克
水1000毫升
滅菌前pH調至5.2
③完全培養基(CM)
蛋白胨2克
葡萄糖20克
磷酸二氫鉀0.46克
磷酸氫二鉀1克
硫酸鎂0.5克
瓊脂15克
蒸餾水1000毫升
上述培養基在2.5大氣壓,120℃下,滅菌30分鐘,冷卻備用。
前面已經講過了,香菇育種工作的最大難題是出菇周期長。近幾年來美國的吳龍溪、Stahmann,Grav,F.Leatham(1979,1983)在日本人的基礎上。研究了香菇的生理學,找出一種能三形成香菇子實體的,化學成分固定的培養基。利用這種培養基,接上香菇菌種,在22土1℃,相對濕度80,有光照的培養箱申,培養45天后,有90以上的培養瓶長出香菇原基,有20以上的培養瓶,香菇能成熟開傘,彈射白色的孢子。這個培養基對香菇育種是有用的?,F介紹如下:(培養基的最后濃度):D一葡萄糖26克,L一谷氨酸0.25克,D一葡萄糖醛酸4克,磷酸二氫鉀2克,七水合硫酸鎂2克;礦質元素溶液10毫升。注①微量元素溶液1毫升;注②維生素溶液1毫升,注③水楊酸溶液0.1毫升。
注④:(1)礦質元素溶液的組成(克/升):氯化鈣3.67,硫峻錳4.39;硫酸鋅2.20。
(2)微量元素溶液組成(/升):硫酸鐵銨14.1克,硫酸銅784毫克;氯化鈷81毫克,鉬酸鈉51毫克,氯化鎳81毫克,氯化錫38毫克,濃鹽酸2毫升。
(3)維生素溶液(毫克/升):肌醇1O0Q,鹽酸硫胺素1000,鹽酸毗哆醇100,煙酸100,泛酸鈉100,對氨基苯甲酸100,核黃素100,生物素30;葉酸l0,鈷維生素(B12)10。
(4)水楊酸溶液:95乙醇1升(V/V),水楊酸10克。
附:1.分離到單核菌絲之后,應立刻進行交配實驗,防止長期冷藏后,香菇原生質發生變性,影響到細胞核的遷移,致使單核菌絲喪失原有的交配能力。
2.交配后的菌株可以進行木屑栽培,也可以進行段木栽培,以確定雜交菌株的優劣。
四、雜交菌株實用價值的鑒定
把雜交得到的雙核菌絲,制成菌種,進行木屑和段木栽培。觀察菌種醬色液體分泌的早晚,多少;菌被形成與否。子實體原基出現的早晚,多少,子實體發生的季節,形狀,大小,厚度…進行考種。
1.雜交菌株子實體發生型的鑒定
在確定雜交香菇發生型時。首光必須找出該菌株子實體形成的必須的溫度范圍及中心溫度。發生季節應以原基形成和生長的溫度為準,來進行確定。
低溫性品系5一15℃
中溫性品系10一20℃.
高溫性品系20一25℃
若中心溫度不足10℃的算為低溫品系,春生型中心溫度10一20℃的算為中溫品系,春秋發生型。中心溫度20C以上的算高溫性品性,夏生型或夏秋生型。
2.香菇其他特征的鑒定
香菇有許多品種,每一個品種都有自己的生理特征和形態特征。
所謂生理特征是指香菇菌絲的生長與溫度、濕度、光線、pH值等的關系,以及對木材的腐朽力等。生理上的差別是非常微妙的,肉眼不易看出。要通過某些生理實驗才能知道。但是,生態特征,例如:子實體的形狀,發生期的區別是很明顯的。所以在得到雜交菌株之后,除了摸清其發生型之外,還要對子實體的形狀進行鑒定。香菇子實體的形態,會隨著生育時環境條件的變化而變化。子實體的特征可舉,菌蓋的形狀、色澤、大小,菌肉的厚度,鱗片的形狀,色澤,附著方式;菌柄的形狀,長度,粗度等,其中最重要的特征是菌蓋的大小和厚薄。
香菇的大小和厚薄尚沒有統一的規格,一般標準是大葉種(直徑6一8厘米),中葉種(直徑4一6厘米),小葉種(直徑3一4厘米)。菌肉按厚度可分為厚肉種,中肉種,薄肉種。把以上形態特征綜合起來,再加上整朵香菇美麗的程度,作為核品種的特征。
從孢子分離到子實體的鑒定,初步選出有希望的菌株,在實際栽培中??疾炱洚a量和質量,進一步確定其使用價值??傊?,雜交育種是一項細微,花時間,花勞力,花成本的工作,但又是目前比較有效的一項工作。
參考文獻略
原文發表于《真菌試驗》(三明真菌研究所),1985(12):82-86。