礦物質(zhì)Ca元素對(duì)金針菇菌絲生長(zhǎng)的影響

范麗軍 沈穎越 蔡為明 金群力 馮偉林 宋婷婷 李良英

礦物質(zhì)Ca元素對(duì)金針菇菌絲生長(zhǎng)的影響

范麗軍 沈穎越 蔡為明*金群力 馮偉林 宋婷婷 李良英

（浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，浙江 杭州 310021）

礦物質(zhì)元素Ca對(duì)金針菇生長(zhǎng)和發(fā)育具有重要作用。通過添加不同濃度CaSO4探究Ca元素對(duì)金針菇菌絲生長(zhǎng)及脅迫響應(yīng)相關(guān)酶活性的影響。結(jié)果顯示：5～20 g/L CaSO4添加至母種培養(yǎng)基可促進(jìn)菌絲衍生及粗壯，以15 g/L為佳；添加25 g/L CaSO4僅促進(jìn)菌絲變粗壯。酶活研究顯示，隨著CaSO4添加量提高，POD和SOD酶活性隨之增強(qiáng)，添加25 g/L CaSO4可致上述2種酶活性顯著增強(qiáng)。研究獲得金針菇CaSO4添加量的最佳值和臨界值，為金針菇栽培提供Ca元素添加方案，為后續(xù)Ca對(duì)金針菇菌絲生長(zhǎng)機(jī)制的闡述提供生理學(xué)基礎(chǔ)。

金針菇；Ca；菌絲生長(zhǎng)；速度；粗壯程度；SOD酶活性；POD酶活性

金針菇（）不僅營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，而且具有保健功能。因其商業(yè)價(jià)值較高，是我國(guó)重要的食用菌栽培品種[1, 2]。

目前金針菇以工廠化栽培為主，栽培研究多與配方、光照、pH等相關(guān)[3-6]。然而，礦物質(zhì)元素鈣（Ca）對(duì)食用菌生長(zhǎng)和發(fā)育也有關(guān)鍵作用[7]。在生產(chǎn)上，食用菌栽培基質(zhì)中添加含鈣物質(zhì)如石灰、石膏和輕質(zhì)碳酸鈣等十分常見[8]，但是添加過量Ca元素也會(huì)導(dǎo)致非生物脅迫，產(chǎn)生不利于菌絲生長(zhǎng)的活性氧物質(zhì)，而導(dǎo)致超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）等一些脅迫響應(yīng)酶類活性的提高[9]。

本文通過對(duì)金針菇菌絲培養(yǎng)基添加不同濃度硫酸鈣，測(cè)試菌絲生長(zhǎng)速度、POD和SOD酶活性，觀察菌絲顯微結(jié)構(gòu)，以期獲得金針菇菌絲生長(zhǎng)所需的最佳Ca元素和臨界Ca元素添加量。為金針菇栽培提供Ca元素添加方案，并為后續(xù)Ca對(duì)金針菇菌絲生長(zhǎng)的機(jī)制闡述提供生理學(xué)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 菌種與試劑

金針菇菌株（黃金102）為浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所保藏。硫酸鈣（CaSO4）為分析純產(chǎn)品。

1.2 培養(yǎng)基配方

PDA培養(yǎng)基：20 g葡萄糖，200 g土豆，15 g瓊脂，1 L水，濕熱法滅菌。

PDA加Ca培養(yǎng)基：以原有PDA培養(yǎng)基配方為基礎(chǔ)，分別添加0、5、10、15、20、25 g CaSO4至1 L培養(yǎng)基中。

1.3 試驗(yàn)方法

將保存在冰箱的金針菇菌種分別接種到PDA、PDA加鈣平板培養(yǎng)基上，在20 ℃條件下恒溫培養(yǎng)7天，每天測(cè)量并記錄菌絲生長(zhǎng)長(zhǎng)度，直至菌絲長(zhǎng)滿平板，每處理設(shè)5個(gè)生物學(xué)重復(fù)。置于培養(yǎng)箱25 ℃下培養(yǎng)，采用掃描儀每天掃描菌絲生長(zhǎng)情況。

1.4 菌絲生長(zhǎng)的顯微鏡觀察

通過插片方法，對(duì)不同處理的菌絲進(jìn)行光學(xué)顯微鏡（Olympus BH2）觀察和掃描電鏡（Hitachi Regulus 8100）觀察。

1.5 生理生化測(cè)試

粗酶液提取步驟：菌絲破碎加水以1︰5～10的比例配制組織液，低溫混勻，4 ℃ 8 000 r/min離心10 min，獲得上層澄清液體為粗酶液，冷凍保存?zhèn)溆谩?/p>

采用試劑盒（Solarbio，北京）測(cè)定SOD、POD和CAT酶活性。

生理生化測(cè)試使用紫外可見分光光度計(jì)。

1.6 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS22進(jìn)行數(shù)據(jù)多重比較，采用R3.6.3進(jìn)行數(shù)據(jù)的相似性分析及相似性矩陣的繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 CaSO4添加量與菌絲生長(zhǎng)的關(guān)系

CaSO4不同添加量下菌絲生長(zhǎng)速度見圖1。CaSO4添加量為5～20 g/L時(shí)，可顯著促進(jìn)金針菇菌絲生長(zhǎng)，而添加量25 g/L，與對(duì)照相比則無(wú)顯著作用。由此可知，金針菇菌絲生長(zhǎng)硫酸鈣適宜添加量為5～20 g/L，鈣元素過量添加并不利于其生長(zhǎng)。

2.2 不同CaSO4添加量下的菌絲顯微結(jié)構(gòu)

通過光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡觀察可見，培養(yǎng)基添加CaSO4可使菌絲在一定程度上變粗壯（圖2、圖3）。CaSO4添加量在5～20 g/L之間，菌絲的粗壯程度隨Ca濃度增加而增加，但當(dāng)CaSO4添加量增加至25 g/L時(shí)，菌絲變細(xì)。這可能是Ca濃度過高導(dǎo)致的脅迫影響所致。

圖1 不同梯度CaSO4添加量的金針菇菌絲生長(zhǎng)情況

注：字母不同表示差異顯著（<0.05）。

圖2 培養(yǎng)基添加不同梯度CaSO4金針菇菌絲生長(zhǎng)情況的光學(xué)顯微鏡觀察（A～F為CaSO4濃度0、5、10、15、20、25 g/L）

圖3 培養(yǎng)基添加不同梯度CaSO4金針菇菌絲生長(zhǎng)情況電子顯微鏡觀察（A～F：CaSO4濃度0、5、10、15、20、25 g/L）

2.3 不同CaSO4添加量對(duì)菌絲細(xì)胞中CAT、POD和SOD酶活性的影響

對(duì)不同Ca濃度下菌絲細(xì)胞中CAT、POD和SOD 等過氧化酶體系進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果除POD酶活性低至未檢出（結(jié)果未顯示）外，活性氧清除酶的活性變化趨勢(shì)為：在添加了0～15 g/L CaSO4培養(yǎng)基的菌絲中，SOD酶活性雖有上升，但與對(duì)照比無(wú)顯著差異；CAT酶活性則隨CaSO4添加量的增加而有較顯著的升高（圖4、圖5）。

圖4 不同CaSO4添加量的菌絲SOD酶活性

2.4 Ca濃度、菌絲生長(zhǎng)情況與菌絲活性氧清除酶活性之間的關(guān)系

相關(guān)性矩陣分析顯示Ca濃度、SOD、CAT酶活性三者之間呈顯著正相關(guān)（>0.84，<0.05），菌絲生長(zhǎng)速度與粗壯程度呈顯著正相關(guān)（=0.89，<0.05），其他相關(guān)性不強(qiáng)（圖6）。

圖5 不同CaSO4添加量的菌絲CAT酶活性

圖6 Ca濃度、菌絲生長(zhǎng)情況與菌絲活性氧清除酶活性之間的相關(guān)性矩陣

3 討 論

Ca元素是細(xì)胞壁重要的構(gòu)成物質(zhì)之一，也是部分酶類的活化劑，對(duì)細(xì)胞的滲透調(diào)節(jié)起到關(guān)鍵作用，也是參與食用菌信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的必需物質(zhì)[10]。目前，Ca元素與食用菌生長(zhǎng)的關(guān)系報(bào)道較少，主要以作為試驗(yàn)栽培過程的培養(yǎng)基配料（石膏、石灰或輕質(zhì)碳酸鈣等）的形式被研究。研究顯示，含Ca配料的添加有助于菌絲生長(zhǎng)、雜菌抑制及子實(shí)體品質(zhì)提高[11]。

除菌絲生長(zhǎng)速度外，本研究首次對(duì)Ca添加條件下的菌絲粗壯程度進(jìn)行顯微結(jié)構(gòu)的觀察，發(fā)現(xiàn)添加一定濃度Ca元素，能使菌絲變得更粗壯。同時(shí)，我們首次從菌絲生長(zhǎng)速度、菌絲顯微結(jié)構(gòu)，以及活性氧清除酶系等3個(gè)不同角度綜合評(píng)估了Ca元素添加對(duì)菌絲生長(zhǎng)及金屬脅迫的影響。綜合分析顯示，在CaSO40～20 g/L添加范圍內(nèi)，金針菇菌絲的生長(zhǎng)速度及粗壯程度均得到顯著的提升，并以15 g/L為最佳添加量；25 g/L添加量不利于菌絲生長(zhǎng)，且產(chǎn)生了顯著的活性氧等有害物質(zhì)。本研究結(jié)果中不同Ca濃度添加下菌絲生長(zhǎng)速度及粗壯程度的變化規(guī)律，與楊慧等（2017）[12]和陳玉斌等（2020）[13]的研究報(bào)道類似。

本研究為金針菇栽培和母種培養(yǎng)基Ca元素的添加提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，后續(xù)將細(xì)化研究Ca促進(jìn)金針菇菌絲生長(zhǎng)的作用機(jī)理。

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國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目（CARS 24）；浙江省農(nóng)業(yè)新品種選育重大科技專項(xiàng)（2016C02057）

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