林汝楷(三明真菌研究所,365000)
羊肚菌是著名的珍稀美味食用菌,百余年來人工栽培羊肚菌一直是真菌學家和業余愛好者最感興趣的課題之一。國內外均有報道稱已實現羊肚菌的人工栽培,但迄今為止仍未見商品化人工栽培羊肚菌的報道。本文概述國內外羊肚菌分類學、生態學、遺傳學和栽培學研究的最新進展,以期促進國內的羊肚菌研究。
1.羊肚菌的分類研究
所有羊肚菌均屬于盤菌目(Peziales)、羊肚菌科(Morchellaceae)、羊肚菌屬(Morchella)子囊菌。由于羊肚菌的子實體具有很高的多態現象(Polymorphism),傳統的形態分類法對羊肚菌種的命名爭議很大。,有的研究者認為羊肚菌有3種或6種,有的研究者則認為多達28種或50種(GuzmanandTapia,1998)
有的研究者通過長期的野外觀察,認為小羊肚菌(M.deliciosa)、美味羊菌肚菌(M.esculenta)與粗柄羊肚菌(M.crassipes)可能分別屬于同一生物學種的早、中、晚三個發育階段;黑脈羊肚菌(M.angusticeps)、尖頂羊肚菌(M.conica)與高羊肚菌(M.elata)也可能分別屬于同一生物學種的早、中、晚三個發育階段(Bunyard等,1994)。VolkandLeonard(1989,a)根據菌絲融合試驗認為小羊肚菌、美味羊肚菌和粗柄羊菌即使不是屬于同一個種,在遺傳上也必定存在密切關系。Gessner等(1987)和Yoon等(1990)根據同功酶電泳分析結果認為小羊肚菌與美味羊肚菌屬于同一個種。Jun等(1993)根據酶聯免疫吸附分析(ELISA)結果,認為小羊肚菌、美味羊肚菌和粗柄羊肚菌屬于同一個種。
Bunyard等(1994)通過28SRNA基因的RFLP分析,認為羊肚菌至少還有兩個分類群:(1)黑色羊肚菌,包括黑脈羊肚菌、尖頂羊肚菌和高羊肚菌;(2)黃色羊肚菌,包括小羊肚菌、美味羊肚菌和粗柄羊肚菌,并且認為同一分類群的羊肚菌屬于同一個種。Guzman andTapia(1998)通過細致的觀察比較,認為除了上述二個分類群,以及一個以半開羊肚菌(M.semilibera)為代表的分類群外。羊肚菌還有一個菌柄會變紅的分類群,包括紅褐羊肚菌(M.rufobrunnea),危地馬拉羊肚菌(M.guatemalensis)和類硬羊肚菌(M.regidoides),這類羊肚菌主要分布于熱帶與亞熱帶地區。
2.羊肚菌的生態研究
羊肚菌的分布很廣,在溫帶、熱帶與亞熱帶地區均有分布。發生地復雜多樣,在河岸邊、山地斜波、草地和火燒山都有可能發生;發生地的土質也復雜多樣,可以是沙地、富含有機質的濕土或泥漿地。有報道稱,羊肚菌是腐生菌,但也可能與高等植物形成菌根。
溫度對羊肚菌的發生影響較大,早春雪季剛過,大地初曖之時特別有利于羊肚菌的發生。羊肚菌是耐低溫真菌,在低溫下有較強的生長競爭力(Schmidt,1983)。土溫在10℃以下時,將羊肚菌菌絲或菌核與黑麥種子一起埋于地下,不久可見黑麥種子上長滿羊肚菌菌絲;若土溫在10℃以上,則從黑麥種子上只能分離到其它真菌菌絲。羊肚菌的發生季節很短,一般發生于四月底至五月初,通常只持續三個星期左右。但也有例外,Goldway等(2000)報道以色列北部的Dan自然保護區尖頂羊肚菌發生季節長達8-10個月,從早春一直延續到冬季中期。他們還觀察到土壤濕度的突然降低是羊肚菌子實體形成的一個主要誘因。
3.羊肚菌的遺傳研究
VolkandLeonard(1989,a)根據羊肚菌子囊孢子菌絲培養物之間的菌絲融合試驗、耐藥性突變株互補培養試驗和融合菌絲的細胞核染色觀察,證明羊肚菌的生活史中確實存在異核體階段。Yoon等(1990)通過同功酶電泳分析認為羊肚菌的子囊孢子為單倍體;若干菌柄組織的菌絲培養物也是單倍體。
VolkandLeonard(1990)研究發現:(1)羊肚菌每個子囊含有8個子囊孢子,每個子囊孢子含有8個細胞核;(2)子囊孢子單孢子菌絲培養物在CYM培養基(添加酵母膏的完全培養基)上生長很快,菌絲之間互相交織,融合頻率比一般真菌高得多。每個菌絲細胞平均含有10-15個細胞核,最多的含有65個細胞核;(3)異核體菌絲在CYM培養基上能形成眾多小菌核。這是一個沒有皮組織和髓組織的“假菌核”。在7-10天后,眾多小菌核融合成一個大菌核。這種大菌核再長出的新菌絲在培養基上能形成原基。他們根據自己的試驗結果并結前人的研究資料,推測出一個羊肚菌生活史圖。該圖示意如下:
研究羊肚菌生活史比較困難的原因主要有三個(Buscot,1993):(1)在自然界中難以觀察到全部發育過程;(2)人工培養的菌絲體與自然界的菌絲體往往形態不一樣;(3)人工培養的菌絲體退化速度很快。
4.羊肚菌的栽培研究
羊肚菌具有特殊的跗學特性和生物學特性,要實現人工栽培困難極大。E.Gauman(1964)指出多數擔子菌的單倍菌絲經一次細胞結合形成雙核化菌絲體,只需供給必要的養料,每年都以營養性方式產生新的子實體,而羊肚菌的單倍體菌絲在每次產生子實體時均需經體細胞結體形成雙核化菌絲。因此栽培羊肚菌存在著既要促使子實體原基形成,又要激發雙核化菌絲體形成的雙重困難,栽培難度比一般擔子菌大得多。
R.Ower(1982)首次報道在實驗室中實現了羊肚菌的人工栽培。R.Ower與G.Mills,J.Malachowski三人于1986年和1989年兩次獲得羊肚菌人工栽培的美國專利,專利號分別為4,594,809和4,866,878。R.Ower等人栽培羊肚菌的技術關鍵,主要是在羊肚菌營養生長階段供給養分促其形成菌核,并以菌核作為接種體,然后浸水誘發菌核長出的新菌絲形成原基,在一定的環境條件下促使原基長大形成子實體。
Montgomery(1995)報道美國Terry農場于1993年12月從Domino’sPizzaDistribution公司購買到羊肚菌的人工栽培技術,并試驗栽培成功,產品已上市銷售。該栽培技術與R.Ower等人的專利技術相似,將羊肚菌栽培過程分成菌核形成與成熟期(28-35天)、菌絲定植期(6天)、誘導期(1天)和生長期(33天)四個階段,整個栽培周期約68-75天。
獲得足夠大的菌核是成功栽培羊肚菌的第一步。VolkandLeonard(1989,b)研究了粗柄羊肚菌大菌核的形成條件,可供研究者借鑒。采用R.Ower等人(1986)的專利技術介紹的瓶栽法,即瓶子下半層為含水量60%的黑麥培養基,上半層為營養貧瘠的混合土壤[由3份混合純凈土(含有堆肥、腐殖質、珍珠巖、沙子、谷殼)、1份泥炭蘚和2份蒸餾水組成,初始pH約5.8,培養基經高壓蒸汽滅菌后接入分離自同一子囊的四個非姐妹子囊孢子的混合菌絲培養物,在25℃、空氣相對濕度為50%的暗室中培養3-4個星期可以得到直徑為2-5cm的大菌核。
致謝:黃年來研究員提供寶貴意見與部分文獻。
注:本文發表于《食用菌》2001年增刊(全國第六屆食用菌學術研討會論文集)第74――75頁。
示意圖