食用菌菌種現(xiàn)狀及退化防控措施

孫翠煥, 陳麗媛, 陳 杰, 趙博倫, 郭玲玲

(遼寧省微生物科學(xué)研究院,遼寧 朝陽 122000)

近年來,我國食用菌產(chǎn)業(yè)作為典型的生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展迅猛[1],已成為世界上最大的食用菌生產(chǎn)國,食用菌產(chǎn)業(yè)是繼糧食、果品、蔬菜之后的第四大農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)[2-3]。食用菌不僅味美且營養(yǎng)豐富[4],富含蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分[5-7]。其豐富的活性物質(zhì)如多糖、多酚、萜類、黃酮類、生物堿、多肽、腺苷等[8-12],使其具有一定的功能性和藥用價值[13-14]。食用菌種類繁多[15],國內(nèi)現(xiàn)有可栽培的食藥用菌105種[16],有商業(yè)價值和可以進(jìn)行工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的品種結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化。隨著我國食用菌工廠化產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,工廠化生產(chǎn)技術(shù)不盡完善、菌種質(zhì)量參差不齊、標(biāo)準(zhǔn)缺失或難以與國際對接,嚴(yán)重制約著食用菌產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

1 食用菌產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

食用菌產(chǎn)業(yè)是高效農(nóng)業(yè)、循環(huán)農(nóng)業(yè)、低碳農(nóng)業(yè)和可持續(xù)農(nóng)業(yè),是農(nóng)民增收、農(nóng)業(yè)增效和提高國民健康水平的特色產(chǎn)業(yè)[17]。20世紀(jì)80年代我國食用菌產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展期,食用菌產(chǎn)業(yè)日漸成為我國農(nóng)業(yè)的重要組成部分[18]。隨著我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,食用菌栽培已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱,目前我國食用菌年產(chǎn)量為2 800萬t,占世界食用菌產(chǎn)量的80%,年產(chǎn)值為2 000億元,有2 000多家食用菌生產(chǎn)企業(yè),從業(yè)人員達(dá)到2 500多萬人。我國食用菌產(chǎn)業(yè)已經(jīng)逐步實現(xiàn)了轉(zhuǎn)型升級,設(shè)施化、標(biāo)準(zhǔn)化及工廠化等逐步取代了小規(guī)模家庭式的栽培模式[19-20]。食用菌主要栽培品種有香菇、木耳、平菇、雙孢菇、滑菇、金針菇、靈芝、蛹蟲草、雞腿菇、杏鮑菇、白靈菇、真姬菇等品種栽培規(guī)模也發(fā)展迅速,我國形成了以平菇、香菇、木耳、雙孢菇、金針菇、杏鮑菇為主導(dǎo)的30多個規(guī)模生產(chǎn)品種共同發(fā)展的格局。但是,由于食用菌生長環(huán)境條件要求相對嚴(yán)格,多數(shù)品種生產(chǎn)期主要集中在秋冬季節(jié),尤其是采用傳統(tǒng)技術(shù)生產(chǎn)的食用菌在夏季還無法生產(chǎn)。

2 食用菌菌種現(xiàn)狀及存在問題

食用菌菌種是食用菌栽培生產(chǎn)過程的源頭,其質(zhì)量的好壞直接影響栽培的成敗,影響食用菌的產(chǎn)量和品質(zhì)[21-22]。即使采用優(yōu)質(zhì)食用菌菌種生產(chǎn),也會因人為造成的不良生長條件、傳代次數(shù)、菌種菌齡、無菌操作水平等因素,導(dǎo)致菌種出現(xiàn)雜菌污染、老化甚至種性退化問題,具體表現(xiàn)為菌絲生長緩慢、長勢細(xì)弱稀疏、培養(yǎng)周期長、抗雜能力差[23]、后續(xù)產(chǎn)量低、質(zhì)量差、出菇晚、抗性弱等[24],嚴(yán)重影響食用菌生產(chǎn),給食用菌生產(chǎn)企業(yè)造成不同程度的經(jīng)濟(jì)損失。優(yōu)良的食用菌菌種是食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前提條件,作為重要的生產(chǎn)資料,對產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用,從某種意義上甚至可以說決定了栽培的成敗[25],但是由于菌種屬于無性繼代培養(yǎng),培養(yǎng)代數(shù)、保藏條件、不良環(huán)境因素以及傳統(tǒng)生產(chǎn)方式,加之食用菌生產(chǎn)一線缺乏專業(yè)的技術(shù)人員,使菌種生產(chǎn)缺乏規(guī)范性,菌種質(zhì)量不能確保優(yōu)良性與穩(wěn)定性,逐漸成為阻礙食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。食用菌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展迫切需要對菌種進(jìn)行選育和科學(xué)有效的管理[25],通過進(jìn)行菌種選育以及對食用菌菌種質(zhì)量進(jìn)行預(yù)期評估,可為食用菌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供前提保障。

合理的繁育和保藏技術(shù)可保持食用菌菌種優(yōu)良性能的穩(wěn)定,可以有效地延長優(yōu)良品種使用年限,因此繁育和保藏技術(shù)與新品種的育種同等重要。規(guī)范的繁育技術(shù)可避免或減少污染雜菌和病毒等,正確的菌種保藏技術(shù)可更長時間地保持其優(yōu)良性狀[18]。我國育種工作起步較晚,在食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初期,還沒有意識到育種的重要性,食用菌菌種以引進(jìn)和野生馴化方式為主,20世紀(jì)70年代才重視雜交育種工作[1,24-25],經(jīng)過菌種危機后,選育出了一批已在實際生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的食用菌新品種[1,26]。食用菌優(yōu)良品種培育工作也逐步加強,在品種培育中,需要選擇與抗逆性強的品種進(jìn)行雜交,提高品種的適應(yīng)性,通過分子生物學(xué)技術(shù)對食用菌進(jìn)行基因改造,篩選出優(yōu)良的單株進(jìn)行繁殖,提高品種的優(yōu)質(zhì)性。采用基因組學(xué)方法,通過深入探究培育適應(yīng)性更好、生長更快、產(chǎn)量更高的優(yōu)質(zhì)品種[27]。

食用菌作為人們?nèi)粘Ｊ秤靡约八幱玫幕臼巢闹?菌種質(zhì)量是影響菌類食品安全的主要元素。在食用菌菌種培養(yǎng)過程中,由于操作不當(dāng)或無意使用有害物質(zhì)等原因,食用菌菌種質(zhì)量并不能得到很好地保障,不僅對產(chǎn)量造成影響,還會直接危害食用者的身體健康。我國食用菌市場目前還因為各種各樣的因素存在許多問題,如食用菌菌種生產(chǎn)單位良莠不齊,菌種生產(chǎn)銷售混亂等,導(dǎo)致菌種質(zhì)量無法保證,如果想要將這些問題都得到合理有效地解決,恰當(dāng)?shù)姆煞ㄒ?guī)的約束是必不可少的[28]。近年來監(jiān)管部門制訂并實施了許多標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,如《食用菌菌種管理辦法》《農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全法》等的頒布,使菌種質(zhì)量得到了有效保障[4]。

3 食用菌菌種退化因素及防控措施

菌種自身的遺傳多樣性和菌種的生長條件是決定其退化的主要因素[29]。隨著食用菌產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,菌種退化等問題一定程度上阻礙了食用菌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[30]。

3.1 菌種退化原因

3.1.1 菌種自身的遺傳多樣性對菌種退化的影響 在菌種活化和制備生產(chǎn)菌種過程中需要進(jìn)行菌種轉(zhuǎn)管繁殖,在細(xì)胞分裂和生長過程中,菌種群體中某些個體存在變異,因此活化后的菌種和生產(chǎn)菌種與親本菌種不可能完全相同,傳代次數(shù)越多,變異程度越大,可能會使菌株生產(chǎn)性能下降,一些優(yōu)良性狀會逐漸因負(fù)向突變而喪失[32-33]。基因突變可引起菌種性能衰退,如香菇、雙孢菇極性發(fā)生變異會導(dǎo)致菌種性能衰退,同時香菇雙核體的單核化也是菌種退化的一個重要原因。自交產(chǎn)生的變異也是不容忽視的。在多品種生產(chǎn)且無法隔離的情況下易發(fā)生種間雜交,即使同一品種所產(chǎn)生的擔(dān)孢子也可能和原來的雙核菌絲產(chǎn)生雜交。雜交種性不穩(wěn)定,菌種性能會逐漸衰退。另外,自然環(huán)境中紫外線、射線的照射及化學(xué)誘變劑等都可能引起基因發(fā)生突變[32-33]。

3.1.2 菌種的生長條件對菌種退化的影響 菌種保藏所使用的培養(yǎng)基以及環(huán)境條件是為了維持菌株存活,但不能出菇,菌株固有的繁殖生長因子長期不被啟動,會導(dǎo)致菌株失去正常生理功能,使一些優(yōu)良性狀無法表達(dá),最終導(dǎo)致栽培出菇的子實體農(nóng)藝性狀及品質(zhì)變差[31-32,34-35]。菌種退化也可能是由于其產(chǎn)酶能力下降造成的[36-37]。食用菌某些酶活性受到抑制時,子實體形成也受到抑制。菌種的許多胞外酶活性變化與培養(yǎng)基中的有機底物降解規(guī)律有相關(guān)性,胞外酶活性的強弱一定程度上決定了菌種對培養(yǎng)料的生物轉(zhuǎn)化率[32,38]。大多數(shù)胞外酶為誘導(dǎo)性質(zhì)的酶,而保藏及傳代所用的半合成培養(yǎng)基抑制胞外酶的活性,進(jìn)而影響其日后分解天然基質(zhì)的能力,從而導(dǎo)致菌種的退化[32,39]。保藏方法不當(dāng)也會引起菌種退化,如低溫保藏、保藏過程中光照、溫度刺激等也可引起菌種的退化。某些菌株在長期使用過程中組織體或菌絲體易感染病毒[40],病毒顆粒在細(xì)胞內(nèi)與染色體同步復(fù)制形成一種平衡狀態(tài),一旦條件發(fā)生變化,細(xì)胞內(nèi)病毒顆粒大量復(fù)制,菌絲體內(nèi)的代謝活動受到嚴(yán)重抑制,出現(xiàn)菌絲生長速度慢、末端細(xì)弱、氣生菌絲減少、培養(yǎng)料分解不徹底等現(xiàn)象。

3.2 菌種退化防控措施

菌種退化是環(huán)境因素和遺傳變異共同作用的結(jié)果,只有綜合考慮內(nèi)在和外在兩方面因素才能真正地從本質(zhì)上解決菌種退化問題[41]。在人工培養(yǎng)過程中,食用菌菌種退化是不可避免的,可通過提前預(yù)防和預(yù)知菌種退化,從而預(yù)先篩選優(yōu)良菌株[42]。

3.2.1 內(nèi)在因素 采用純化、分離的方法預(yù)防菌種退化,一是通過對長期使用的生產(chǎn)菌種進(jìn)行純化、復(fù)壯,從而恢復(fù)原菌種的優(yōu)良性狀;二是利用組織分離法、孢子分離法等方法定期重新分離菌種,以起到復(fù)壯的作用。代料栽培的木生菌類要定期回接木材長出子實體再進(jìn)行分離。但是,不論采用哪種方法,都應(yīng)挑選形態(tài)等性狀與原菌種性狀相同的子實體,新分離的菌種必須經(jīng)過試驗,性能符合要求后才能用于生產(chǎn)[43]。采用定期檢測生產(chǎn)菌種菌絲分解培養(yǎng)料能力并使用有關(guān)酶系的方法來淘汰基因變異菌株;通過顯微鏡檢菌絲有無鎖狀聯(lián)合來判斷是否由雙核體單核化引起的菌種種性衰退;要定期啟用原始保藏菌株來預(yù)防自然雜交引起的種性變異衰退;通過出菇品比試驗和中試示范試驗來驗證不穩(wěn)定新雜交種種性是否可以應(yīng)用于實際生產(chǎn)[32]。

3.2.2 外在因素 菌種的生長繁殖受物理、化學(xué)和生物等外界條件的制約,適宜的菌種培養(yǎng)基能使菌種生長健壯[44],要創(chuàng)造菌種生長的良好營養(yǎng)條件和環(huán)境條件以減少菌種衰退。通過繼代培養(yǎng)及保藏的無菌操作、避免在有病毒感染的菇場選種菇等方法,避免菌種污染病毒[33]。另外,在菌種傳代保藏中,不要連續(xù)使用同一固定培養(yǎng)基,需要經(jīng)常更換培養(yǎng)基配方[45-46]。可采用液體石蠟保藏法、沙土管保藏法、冷凍真空干燥法等適宜的保藏方法,盡量避免使用半合成培養(yǎng)基。同時要減少傳代次數(shù),一般不超過5代,從而減少突變引起的菌種衰退[46-47]。

4 食用菌菌種質(zhì)量評價

食用菌菌種質(zhì)量評價可有效預(yù)防退化的生產(chǎn)菌種投入使用,造成生產(chǎn)企業(yè)遭受損失。我國食用菌標(biāo)準(zhǔn)體系主要由國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組成。目前我國食用菌菌種質(zhì)量的監(jiān)管越來越嚴(yán)格。《中華人民共和國種子法》是我國最早根據(jù)食用菌菌種行業(yè)制定的相關(guān)法律,之后又制定了《食用菌菌種管理辦法》,使食用菌菌種監(jiān)管有法可依。但是在具體實施過程中仍然存在較多難點,需要根據(jù)食用菌菌種的具體問題制定出一套法律法規(guī)來約束[28,48]。目前,食用菌菌種質(zhì)量評價相關(guān)科研工作還存在基礎(chǔ)與應(yīng)用研究都很難滿足行業(yè)發(fā)展的問題,使得菌種的質(zhì)量評價缺乏系統(tǒng)的技術(shù)支撐。隨著生物技術(shù)的應(yīng)用,為食用菌菌種質(zhì)量評價體系的構(gòu)建注入了新的活力,利用分子生物學(xué)技術(shù)對菌種質(zhì)量的預(yù)判與評估為菌種質(zhì)量評價提供了新的途徑[25,49]。