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温度对蛹虫草菌丝及子实体生长的影响

分类:虫草文献 作者:阳光虫草 评论:1 热度: 31,391 ℃

阳光虫草

温度对蛹虫草菌丝及子实体生长的影响

温度对蛹虫草菌丝及子实体生长的影响

摘要:以优质蛹虫草(cordycps militaris link)液体菌种为栽培种,分别以12、16、20、24、28 ℃ 5个不同温度处理对蛹虫草的发菌、转色、原基分化、子实体生长等主要生长阶段进行单因子对照试验,通过比较各温度处理的菌丝及子实体形态、色泽、生长趋势、产量、质量的变化,并以实际栽培产量及商品性能为主要指标,探索蛹虫草不同生长阶段适宜培养温度及生长规律。结果表明,当培养温度分别为16~20、20~24、20、20 ℃时,蛹虫草各生长阶段的生长性能优良,生产周期较短,出草产量较高。说明蛹虫草菌丝及子实体生长对温度十分敏感,实行变温管理是提高蛹虫草产量与质量的有效措施。

关键词:蛹虫草(cordycps militaris link);温度;产量

中图分类号:s567.3+9 文献标识码:a 文章编号:0439-8114(2016)02-0385-05

doi:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.02.030

蛹虫草(cordycps militaris link)又名北冬虫夏草、北虫草,属真菌界(fungi)、双核菌亚界(bikarya)、子囊菌门(ascomycota)、子囊菌纲(ascomycetes)、粪壳菌亚纲(sordariomycetidae)、肉座菌目(hypocreales)、麦角菌科(clavicipitaceae)、虫草属(cordyceps link)模式种[1]。近年来的众多研究证实,蛹虫草不仅含有人体必需的8种氨基酸,且比例适宜、含量丰富,还含有其他有益的氨基酸及微量元素、维生素等多种营养成分,具有较高的营养价值;尤其是主要活性成分虫草酸、虫草多糖、超氧化物歧化酶、腺苷等含量接近或略高于天然的冬虫夏草[2,3],并且虫草素含量也显著高于天然冬虫夏草,被认为是天然冬虫夏草的理想替代品及药用真菌资源中的后起之秀[3],其对消除疲劳、缓解紧张、提高人体免疫力以及预防和治疗各类肿瘤、慢性支气管炎、肝炎、高血压、心脑血管病、肾炎肾衰、肾功能障碍等疾病具有较好的功效[2-4]。所以开发利用蛹虫草资源具有重要的理论和实际意义。

子实体的人工栽培是虫草资源开发利用的主要途径,实践证明,温度是影响蛹虫草菌丝及子实体生长的重要因素之一,是栽培实践中不出草、出劣质草或产量低下的常见原因之一[5,6]。为此,试验就温度对蛹虫草菌丝及子实体生长的影响进行了较深入的探讨,以期为蛹虫草人工规范化栽培提供一定的理论依据及技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 菌种 蛹虫草液体菌种d1由荆楚理工学院食用菌实验室分离、保藏、提供,并经出草栽培试验证实具有较好的出草性能。

1.1.2 原料 马铃薯和蚕蛹粉从市场购买,可溶性淀粉、蛋白胨、琼脂为实验室已备,葡萄糖(化学纯)为天津福晨化学试剂厂生产,磷酸二氢钾和硫酸镁(化学纯)为天津凯通化学试剂有限公司产品、维生素b1为华中药业公司生产。

1.1.3 仪器 主要有yx-400a高压蒸汽灭菌锅(上海三申医疗器械有限公司)、fa2104分析电子天平(上海良平仪器有限公司)、sw-cj-1f超净工作台(苏州净化设备有限公司)、tp22恒温摇床(中国科学院武汉科学仪器厂)、hp1500gs型智能人工气候箱(武汉瑞华仪器设备有限责任公司)、lrh-250-gsⅰ型智能人工气候箱(广东韶关市泰宏医疗器械有限公司),250b生化培养箱(江苏金坛医疗器械厂)等。

1.1.4 培养基 菌丝生长及转色性能测定使用改良pda培养基[7](去皮马铃薯200 g,葡萄糖20 g,蛋白胨10 g,磷酸二氢钾1 g,硫酸镁0.8 g,vb1 10 mg,琼脂15 g,水1 000 ml,ph自然),栽培绮莶捎么竺着嘌基[7](大米30 g,营养液45 ml;其中营养液配方为:蚕蛹粉30 g,磷酸二氢钾1 g,硫酸镁0.8 g,维生素b1 10 mg ,水1 000 ml,ph 7.5)。上述改良pda培养基用培养皿(直径80 mm)制为平板,出草培养基以500 ml罐头瓶为培养容器,按常规高压蒸汽灭菌法消毒。

1.2 方法

1.2.1 菌丝生长 将蛹虫草菌种经活化处理后接入液体菌种培养基中,于20 ℃、150 r/min条件下摇床培养至液体菌种成熟[8,9]。以无菌移液枪取液体菌种0.1 ml,点种于改良pda平板培养基中央。采用单因子对照试验方法,分别设置12、16、20、24、28 ℃5种恒温处理,避光培养10 d,每个处理10个培养皿(重复10次),比较观察各处理的菌丝形态、生长趋势、生长速度等差异,总结不同温度对蛹虫草菌丝生长的影响、规律及特点。

1.2.2 转色性能测定 从避光培养菌落中选取最佳者,分别在12、16、20、24、28 ℃温度下光照培养,比较观察各处理的菌丝完成转色的时间、转色程度、转色状况及菌丝生长趋势等,并以实验室常见的良好转色情况为对照,每个处理10个培养皿(重复10次),分析探讨不同温度对蛹虫草平板菌丝生长、发育、转色的作用规律及特点。

1.2.3 栽培出草试验 另取液体菌种,按约10%的比例接入栽培出草培养基中,在适宜的光照、湿度等条件下[5,6],分别设置12、16、20、24、28 ℃5种白昼温度处理条件进行发菌、转色、原基分化及出草等各阶段的栽培出草试验(其他阶段试验温度均为20 ℃),每个处理20个罐头瓶(重复20次),比较观察不同温度条件处理下菌种萌发、菌丝形态、转色、子座形成、出草、子实体产量及形态等特征,并以是否出草及草体产量、形态等为主要指标,分析研究不同温度条件对蛹虫草菌丝发菌、生长、转色、发育及出草等方面的影响规律,其中各处理子实体原基分化昼夜温差为夜间温度较白昼降低5 ℃。 2 结果与分析

2.1 不同温度对蛹虫草平板菌丝体生长及形态的影响

菌丝及其细胞在避光条件下从营养基质中吸收相关营养,不断进行生长及发育并形成菌丝体,从而表现出一定形态及生长特性是蛹虫草营养生长阶段性能的主要特征,菌丝洁白、浓密、健壮、匍匐状是蛹虫草菌丝及细胞具有良好生长发育性能的重要体现[8,10]。不同温度处理对蛹虫草平板菌丝形态、色泽、生长速度等的影响情况见表1、图1。从表1可以看出,不同温度处理对蛹虫草平板菌丝体生长及形态有较大的影响。当温度为12、16、20 ℃时,随着培养温度的升高,菌丝生长速度明显加快,在16~20 ℃时可保持洁白、健壮、匍匐状等正常性状,说明此温度阶段菌丝细胞能保持较旺盛的生长能力。而在12 ℃培养时的菌丝较瘦弱、色泽较暗,菌丝性能已有一定程度的下降,显然是低温导致菌丝细胞代谢障碍所致[11-13]。当温度处理为24 ℃时,菌丝生长速度虽然继续有所上升,且仍保持洁白、浓密、匍匐状,但菌丝性能已表现出一定的减弱趋势。至28 ℃时,菌丝形态及性能已明显下降;说明过高温度易导致代谢不正常[13],细胞性能退化。显示出培养温度为20 ℃时平板菌丝性能及生长速度均较佳。进一步从图1可以看出,菌丝生长速度在12~16 ℃区间上升较快,可以预测更低温度下菌丝及细胞代谢将更加缓慢[11],提示当菌丝细胞经过良好培养而置于较低温度条件下进行保存,可较好地保持菌丝细胞的性能,反映出低温有利于菌种及菌株的保藏。

2.2 不同温度对蛹虫草平板菌丝转色性能的影响

转色是蛹虫草菌丝由营养生长转为生殖生长、相关基因顺利表达以及相关物质产生与积累的重要标志[14],能否转色、转色快慢、转色深浅是能否进入生殖生长及出草能力强弱的重要体现[7],光照培养转色深、转色快是蛹虫草菌丝细胞具有良好出草性能的重要特征[15]。不同温度处理对蛹虫草平板菌丝转色的影响情况见表2。从表2可以看出,不同温度处理对菌丝转色性能影响明显,其中20~24 ℃温度条件下菌丝转色深、转色快,菌丝浓密,匍匐健壮,转色性能最好;16 ℃处理的次之;12、28 ℃处理的依次最差;24、20、16、12、28 ℃处理的平板菌丝色泽分别为橙黄、橙黄、黄、浅黄、淡黄,菌丝颜色差别明显,且16、12 ℃处理的菌丝密度逐渐稀疏、瘦弱,转色能力依次减弱,说明低温可抑制和影响蛹虫草菌丝的转色性能发挥;28 ℃的菌丝仅转为淡黄色,菌丝稀疏、气生菌丝生长较旺,菌丝色泽、菌丝形态、生长趋势等较16、12 ℃处理的进一步下降,反映出蛹虫草菌丝转色受高温的影响更为明显,从而导致保持和延续菌丝良好性能的适宜温度较窄。此外,试验中还观察到,光照下各平板菌落直径增加较少,说明光照对蛹虫草菌丝生长有较强的抑制作用;同时,28 ℃处理的菌落形态均由原来的浓密、匍匐状转变为稀疏及气生生长,且表现较明显,表明菌丝细胞性能已发生较明显的改变[16]。这个结果证明转色阶段适宜的温度是延续和保持蛹虫草菌丝细胞良好性能的重要条件之一。

2.3 不同温度对蛹虫草栽培发菌生长的影响

以不同温度条件模拟实际栽培过程,进而全面了解温度变化对蛹虫草菌丝生长、发育及出草结果的影响,是全面反映温度条件与菌丝及细胞性能、出草结果相互关系及其规律的根本手段和方法[15-17]。不同温度处理对栽培蛹虫草菌瓶发菌及菌丝形态的影响结果见表3。从表3可见,20、24 ℃条件下菌丝的发菌时间、满瓶时间均较短,菌丝洁白、浓密、匍匐状,出草子座形态典型,但产量是20 ℃处理高于24 ℃处理约1.9 g/瓶。28 ℃处理尽管发菌较快,但满瓶时间较长、菌丝稀疏浅白,子实体较细小,产量比20 ℃处理低9.4 g/瓶。16 ℃处理发菌时间亦较短,菌丝洁白、浓密、匍匐状,出草子座较粗壮,产量亦略高于20 ℃处理。12 ℃处理的发菌时间分别较20、16 ℃处理延长2.0、1.5 d,满瓶时间分别较20、16 ℃处理延长8、6 d,菌丝亦较稀疏,子座较粗矮,数量较少,产量分别比20、16、24 ℃处理减少7.8、8.5、5.9 g/瓶。因为在温度适度较低时,菌丝生长速率虽有所降低,但更有利于菌丝细胞营养物质的积累和菌丝生物量的增加[12,13],从而有利于菌丝后期发育、出草及增加产量。试验结果说明蛹虫草发菌以16~20 ℃最为适宜,16~24 ℃也可较好地保持出草性能,这个结果与表1及图1的情况较为一致。

2.4 不同温度对蛹虫草栽培转色的影响

不同温度处理对蛹虫草栽培转色的影响情况见表4。从表4可见,处理温度为24、20 ℃时,蛹虫草菌丝转色至橙黄色,转色时间短,发出的草体形态典型,产量均较高,依次为18.2、16.9 g/瓶;而16、28 ℃条件下转色状况较24、20 ℃处理均较差,产量也明显降低,其中16 ℃处理的转色较28 ℃处理好一些,菌丝较浓密、较健壮、匍匐状,出草子座尽管较少,但粗矮,产量亦较28 ℃处理高4.1 g/瓶;12 ℃处理可转色至浅黄,但菌丝稀疏瘦弱,不能出草。综合表1、表2、表3的情况可知,蛹虫草菌丝转色的适宜温度比其发菌、菌丝体生长等营养生长阶段要高,且适宜温度范围趋于狭窄,可能与蛹虫草不同的生长发育过程及代谢途径有关[12,13]。说明蛹虫草转色温度以24 ℃为佳,以20~24 ℃较为适宜。

2.5 不同白昼温度对蛹虫草子实体原基分化及子实体生长的影响

以一定温度及温差刺激已完成转色菌丝扭结并形成子实体原基是蛹虫草生长发育史中重要和关键的步骤之一,不同白昼温度处理对蛹虫草栽培子实体原基分化的影响情况见表5。从表5可见, 20 ℃处理的子实体原基分化形成最快,原基数量最多、分布均匀、生长趋势好,子实体产量最高,达到18.4 g/瓶;而12 ℃处理不能形成子实体原基,28、16 ℃处理形成的原基明显较少,且分化时间较长,产量显著较低;尽管24 ℃处理可获得较高的产量,但产量比20 ℃处理明显低约3.5 g/瓶,说明栽培出草过程中适当控制刺激温度对子实体原基分化有重要的影响,并以白昼约20 ℃最为适宜。 不同温度对子实体生长及产量的影响情况见表6、图2。从表6、图2及试验过程中发现,蛹虫草子座形成后,在28、24 ℃等较高温度下生长很快, 只需11~15 d顶端即可膨大, 但子实体较细小、长度较短,其中28 ℃处理尤其突出,产量明显降低,商品性能差,说明28 ℃及其以上的高温不利于子实体的生长和发育。20 ℃处理亦生长较快,且子实体形态典型,产量较高,可达17.9 g/瓶,这有利于缩短生产周期。当温度为16、12 ℃时,且随着温度的下降,子实体生长速度显著降低,如12 ℃处理的子实体成熟时间可达55~60 d,但子实体可明显增粗、长度增加,子座顶端与下部基本等粗、长度可达10~11 cm,因而产量亦有较明显的增加,商品性能及销售价格也有一定程度的提高。结合表5、表6及图2结果可以设想,以20 ℃及昼夜温差5 ℃条件刺激子实体原基,使其迅速分化形成,升温至24 ℃促进原基迅速生长至一定大小后,适当降温至20、16 ℃,以降低子座的生长速度,促进子实体增粗及增加长度,从而提高子实体个体体积及商品价值。

3 小结与讨论

蛹虫草人工栽培可分为发菌及菌丝体生长、转色、原基分化、子实体生长等几个阶段。试验结果显示,蛹虫草发菌及菌丝体生长、转色、原基分化、子实体生长各阶段培养温度分别以16~20、20~24、20、20 ℃为宜。其中,在发菌阶段,培养温度16~20 ℃可较好地满足菌丝体生长及发育的要求,温度过高可导致菌丝细胞性能明显退化,适当的低温可促进菌丝积累营养、提高出草产量;在转色阶段,培养温度以20~24 ℃较为适宜,过高或过低可显著影响菌丝性能,甚至完全不能出草。原基分化是子实体生长及保证良好出草的重要前提,试验里以白昼20 ℃、昼夜温差5 ℃为最佳原基分化温度处理,此条件下原基形成快、数量多、分布均匀、生长趋势好,而24 ℃处理的表现次之,至于低温及高温则显著抑制原基分化,说明调控好此阶段温度及范围尤为重要,这与王兰珍等[18]的研究结果相吻合。子实体生长阶段是提高蛹虫草产量及商品价值的关键时期,在24~28 ℃等较高温度下,子实体生长迅速,但产量低、形态细小、商品性较差;而温度较低后,子实体生长缓慢,但明显增粗,长度也增加,产量及商品性能亦随之提高。综合产量、商品性能及缩短种植周期等因素全面考虑,以20 ℃最佳。总的来看,试验研究结果与秦俊哲等[19]、杜双田等[20]的部分研究较为一致,因此人工种植蛹虫草实行春秋两季种植,可以充分利用自然环境的温度及气候条件,降低生产成本,从而获得较高的经济收益。

试验结果进一步说明蛹虫草属于中低温菌类,其菌丝及子实体生长对温度十分敏感,微小温度变化即可导致较大的不良生长后果;生产上采取适当的变温栽培方式,是提高蛹虫草人工栽培产量及效益的重要途径之一。栽培实践中,可根据上述研究结果,在发菌阶段适当采用较低的培育温度,促进菌丝发育,重点满足和控制好转色、原基分化、子实体生长等重要环节对栽培环境温度的要求,进而缩短生产周期、提高栽培出草率及产量、质量,最终提高经济效益。试验中还观察到,适时及良好转色则原基形成早、数量多、分布均匀、出草整齐、产量高;反之则可影响原基形成、降低产量。

本试验刺激原基分化以昼夜5 ℃的温差水平实施,王兰珍等[18]、秦俊哲等[19]研究认为,原基分化以8~10 ℃的温差效果最好,这提示我们还可增大温差以进一步提高原基分化的效果;当然也不排除系菌株不同所导致产生这样的结果。笔者在栽培实践中,以5 ℃左右的温差即可取得较好的效果,且易于操作,种植户可根据菌株特性来参考借鉴。

致谢:谈 晶、向 娜、潘心宇、袁笑谱、曾 东等同学为试验完成付出了大量心血,在此深表感谢。

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