黑木耳菌株農(nóng)藝性狀主成分分析與綜合評(píng)價(jià)

劉俊嬌， 孟秀秀， 李 曉， 李 玉

(1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)食藥用菌教育部工程研究中心，吉林長(zhǎng)春 130118； 2.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春 130118)

木耳作為我國(guó)傳統(tǒng)栽培的食用菌是世界上產(chǎn)量?jī)H次于香菇、雙孢蘑菇的第三大栽培食用菌[1]，目前栽培品種較少、農(nóng)藝性狀與遺傳多樣性單一。且部分地區(qū)出現(xiàn)了菌包污染率高、耳片不耐水和抗雜性差等問(wèn)題。筆者收集歸類(lèi)東北地區(qū)主要木耳產(chǎn)區(qū)栽培菌株31個(gè)，國(guó)內(nèi)、美國(guó)和非洲的野生菌株15個(gè)，國(guó)內(nèi)栽培菌株遺傳多樣性單一，野生菌株遺傳多樣性豐富?；谵r(nóng)藝性狀的聚類(lèi)研究對(duì)種質(zhì)資源庫(kù)的建立是十分必要的；主成分分析[2]主要是利用降維的思想，將原來(lái)的指標(biāo)進(jìn)行重新組合，形成一組彼此無(wú)關(guān)和信息互不重合的新指標(biāo)。同時(shí)從中按一定的原則和實(shí)際需要抽取較少的綜合指標(biāo)，用以反映原來(lái)指標(biāo)所攜帶的較高比例的信息量。采用主成分分析可以快速找到反映木耳農(nóng)藝性狀的主要性狀[3]。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 供試菌株 供試菌株共48個(gè)，均由食藥用菌教育部工程研究中心提供，其菌株特性及來(lái)源詳見(jiàn)表1、表2。

1.1.2 供試培養(yǎng)基 母種固體培養(yǎng)基[馬鈴薯葡萄糖瓊脂(PDA)培養(yǎng)基]：去皮馬鈴薯200 g、葡萄糖20 g、瓊脂20 g、水1 000 mL，pH值為6.5～6.7。

栽培袋配方為粗木屑45%、細(xì)木屑40%、麥麩12%、大豆粉1.5%、石膏1%、石灰0.5%，含水量55%，滅菌前調(diào)節(jié)pH值為7.5～8.0。使用規(guī)格為16.2 cm×35 cm的聚乙烯塑料袋，1袋裝干料約0.5 kg，中間為預(yù)留孔，插棒進(jìn)行封口。109 ℃滅菌8 h。在超凈條件下用液體菌種進(jìn)行接種。

1.2 農(nóng)藝性狀統(tǒng)計(jì)

表1 供試栽培菌株

1.2.1 出耳管理 采用東北地區(qū)的小耳單片掛袋栽培模式，菌包接菌后25 ℃恒溫培養(yǎng)，一般35 d～40 d菌絲即可長(zhǎng)滿(mǎn)菌袋。在20 ℃條件下進(jìn)行打孔催芽處理，濕度為85%～90%，當(dāng)菌袋表面出現(xiàn)原基后進(jìn)行掛袋，保持濕度為90%～95%、CO2濃度為450～850 mg/L。當(dāng)耳片展開(kāi)至3～5 cm可孕面出現(xiàn)少量孢子時(shí)即可采摘[2]。

表2 供試野生菌株

1.2.2 農(nóng)藝性狀指標(biāo)和統(tǒng)計(jì)方法 對(duì)部分農(nóng)藝性狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，包括菌包滿(mǎn)袋時(shí)間(d)、原基形成時(shí)間(d)、原基分化時(shí)間(d)、出芽率(%)、出耳周期(d)、耳片總數(shù)、百片質(zhì)量(g)、轉(zhuǎn)化率(%)、濕干比和產(chǎn)量(g)等。菌包滿(mǎn)袋時(shí)間(d)=接種至菌絲長(zhǎng)滿(mǎn)菌包時(shí)間；原基形成時(shí)間(d)=打孔至原基形成的時(shí)間；原基分化時(shí)間(d)=原基形成至第1茬耳片采收時(shí)間；出芽 率= 菌包原基分化數(shù)量/打孔數(shù)×100%；出耳周期 (d)= 第1茬采耳至最后1茬采耳時(shí)間；百片質(zhì)量(g)=隨機(jī)挑選每編號(hào)菌種耳片100片質(zhì)量；轉(zhuǎn)化率=耳片鮮質(zhì)量/干料質(zhì)量×100%；濕干比=泡發(fā)后鮮耳片的質(zhì)量/泡發(fā)前干耳片的質(zhì)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析方法

農(nóng)藝性狀的所有數(shù)據(jù)錄入SPSS 22.0軟件，成為原始數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)進(jìn)行主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 木耳品質(zhì)分析

供試菌株的差異性明顯，主要體現(xiàn)在原基形成時(shí)間、耳片褶皺數(shù)量和出芽率等方面，具體見(jiàn)表3。影響木耳品質(zhì)的主要因素包括耳片褶皺數(shù)量、耳片色差和產(chǎn)量3個(gè)因素，對(duì)表3中數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合性分析，結(jié)果表明褶皺數(shù)量與褶皺深度具有明顯的相關(guān)性；產(chǎn)量與耳片數(shù)量、出芽率和轉(zhuǎn)化率具有明顯的相關(guān)性；而耳片色差與任何農(nóng)藝性狀都不具有相關(guān)性(表4)。也就是說(shuō)褶皺深度、耳片數(shù)量、出芽率和轉(zhuǎn)化率也可以作為木耳品質(zhì)評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)。

表3 供試菌株的農(nóng)藝性狀

續(xù)表3

表4 相關(guān)性分析

2.2 主成分分析

供試菌株在農(nóng)藝性狀方面存在一定差異，根據(jù)主成分提取方法[3]從14個(gè)農(nóng)藝性狀中提取出5個(gè)主成分(表5、表6)，結(jié)果表明，前5個(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率為82.36%，即這5個(gè)農(nóng)藝性狀所含信息占整體信息量的82.36%，符合分析要求。由主成分荷載矩陣可以看出，原基分化時(shí)間、出芽率、耳片數(shù)量、產(chǎn)量、轉(zhuǎn)化率在第1個(gè)因子上有較高的載荷，第1個(gè)因子主要解釋了這幾個(gè)變量，可解釋為產(chǎn)量性狀；耳片褶皺深度、

表5 主成分分析解釋的總方差

褶皺數(shù)量在第2個(gè)因子上有較高的載荷，第2個(gè)因子主要解釋了這2個(gè)變量，可解釋為耳片形態(tài)性狀；滿(mǎn)袋時(shí)間、百片質(zhì)量在第3個(gè)因子上有較高的載荷，第3個(gè)因子主要解釋了這2個(gè)變量；耳片色差、耳片厚度、濕干比在第4個(gè)因子上有較高的載荷，第4個(gè)因子主要解釋了這3個(gè)變量，可解釋為耳片質(zhì)量特征；出耳周期、原基形成時(shí)間在第5個(gè)因子上有較高的載荷，第5個(gè)因子主要解釋了這2個(gè)變量，可解釋為生育期性狀。產(chǎn)量-耳片形態(tài)可作為木耳農(nóng)藝性狀的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)。

表6 主成分載荷矩陣

3 討論

木耳是我國(guó)傳統(tǒng)的出口產(chǎn)品[4]，從1949年至2011年產(chǎn)量增加了130倍，但目前對(duì)木耳的研究主要集中在通過(guò)分子標(biāo)記技術(shù)揭示種質(zhì)資源親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近[5-6]、遺傳多樣性[7-9]等方面，對(duì)農(nóng)藝性狀的研究較少[10-11]，農(nóng)藝性狀的研究是構(gòu)建種質(zhì)資源庫(kù)的基礎(chǔ)。農(nóng)藝性狀是對(duì)種質(zhì)資源進(jìn)行評(píng)價(jià)的重要標(biāo)準(zhǔn)，目前食藥用菌的新品種的登記和審定均以農(nóng)藝性狀為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)主成分分析明確在木耳種質(zhì)資源評(píng)價(jià)中的重要指標(biāo)，為后續(xù)工作的展開(kāi)及育種工作的進(jìn)行提供基礎(chǔ)。掌握品種的特性，針對(duì)不同地區(qū)和不同季節(jié)進(jìn)行生產(chǎn)安排，對(duì)生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義。

傳統(tǒng)木耳的品質(zhì)一直用木耳耳片褶皺數(shù)量、耳片色差和產(chǎn)量來(lái)評(píng)價(jià)，本研究通過(guò)相關(guān)性分析明確，褶皺深度、出芽率、耳片數(shù)量和轉(zhuǎn)化率也可以作為木耳品質(zhì)評(píng)價(jià)的指標(biāo)，豐富了木耳的評(píng)價(jià)體系， 與主成分分析結(jié)果一致。同時(shí)篩選得到品質(zhì)優(yōu)的栽培菌株8個(gè)，適合在東北地區(qū)進(jìn)行栽培。