添加亚硒酸纳对人工栽培羊肚菌子实体产量及农艺性状的影响

李梦桐,张相锋, 焦子伟

(伊犁师范大学微生物资源保护与开发利用重点实验室/伊犁师范大学生物与地理科学学院,新疆伊宁 835000)

0 引 言

【研究意义】羊肚菌(Morchella)是珍稀药用菌[1]。羊肚菌营养成分丰富,药用价值高,含有丰富的氨基酸、多糖、蛋白质,多种维生素,以及高含量的铁、锌,多种矿质元素和脯氨酸类似物[2]。硒是对人体与动物健康不可或缺的微量金属元素[3-6]。富硒羊肚菌可同时具备硒与羊肚菌的生物活性,具有较高的药用价值和经济价值。研究开发富硒羊肚菌对提高羊肚菌产业发展具有重要意义。【前人研究进展】人工合成和生物转化是目前已知的两种有效富硒手段,生物转化主要是通过动物、植物、微生物转化无机硒用作生产有机硒[7]。以食用菌作为富硒载体,将无机硒转化为有机硒,目前我国已培育出富硒灵芝、富硒金针菇、富硒黑木耳和富硒蛹虫草等产品[8-12]。在羊肚菌人工栽培方面,使用的优质菌种主要由野生菌株的分离培养与人工驯化栽培提供[13]。国内外已驯化出菇的羊肚菌属物种有9种,我国主栽品种属于黑色羊肚菌支系,以梯棱羊肚菌(M.importuna)和六妹羊肚菌(M.sextelata)为主[14]。培养基配方的筛选很重要,羊肚菌的生长需要碳源、氮源、无机盐、生长因子及水等。刘伟等[15]筛选出适合优良羊肚菌菌株生长的栽培种培养基的配方和外源营养袋配方。全国羊肚菌栽培面积由2011年的67 hm2增长至2022年的9 333 hm2,其栽培面积呈现出急剧上升态势[16]。【本研究切入点】由于不同的硒浓度会对羊肚菌子实体的生长及农艺性状影响不同,羊肚菌具有良好的富硒能力,但在市场上富硒羊肚菌产品极少,且相关研究鲜有报道,需研究不同硒浓度对羊肚菌子实体的影响。【拟解决的关键问题】以Na2SeO3作为外源硒,六妹羊肚菌作为富硒载体,采用不同硒浓度对六妹羊肚菌进行人工栽培,研究添加亚硒酸钠作为外源硒,分析不同硒浓度处理对羊肚菌的产量(湿重、干重、折干率)和农艺性状(子实体总长度、菌盖长度、菌盖周长、菌柄长度、菌柄周长)等的影响,掌握最适富硒栽培浓度范围,为大面积人工栽培富硒羊肚菌提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 材 料

1.1.1 供试菌株

试验在新疆伊犁哈萨克自治州农科所温室栽培基地进行。研究以六妹羊肚菌为富硒载体,添加亚硒酸钠作为外源硒,在新疆伊犁进行富硒羊肚菌的人工栽培,通过控制施加水中亚硒酸钠的含量,研究不同硒浓度对羊肚菌产量的影响和对羊肚菌子实体农艺性状的影响。六妹羊肚菌(Morchellasextelata)菌种(四川菌益侬农业有限公司)。

1.1.2 供试培养基

培养基参照刘伟等[15]配制。

羊肚菌栽培种培养基:木屑 57%,小麦 30%,腐殖土 10%,石灰 1%、石膏 2%。

外源营养袋:小麦 30%,棉籽壳 62%,腐殖土 5%,拌料时加入石灰 1%、石膏 2%,0.1% KH2PO4,pH 自然。

1.2 方 法

1.2.1 硒浓度

设置4个处理,即1个对照组(硒浓度为0 mg/L),3个试验组(纯硒浓度分别为10、20、40 mg/L)。

1.2.2 栽培种制备

按照培养基配方,将小麦和木屑放入桶中加水浸泡24 h,待充分吸水后,将小麦与木屑捞出,滤干至用力握住,手掌湿润,但不滴水,与腐殖土,石灰和石膏充分混匀后,人工装入培养瓶中,常压灭菌12 h,待冷却后,在超净工作台中接入菌种,放至培养室室温20℃,培养10 d至培养瓶中长满白色菌丝。

按照外源营养袋配方,将小麦浸泡24 h后捞出沥干,向成堆的棉籽壳中洒水充分吸水,标准为用力握住棉籽壳,手掌湿润,但不滴水即可,并与腐殖土、石灰、石膏和KH2PO4拌匀后,人工装入菌种袋,采用采用常压灭菌12 h。

1.2.3 人工栽培

羊肚菌的人工栽培参考乔俊等[17]方法,并按照栽培地点的条件和试验设置进行修改。根据栽培地的气候条件,选择在日平均温度可达到10～18℃的3～4月播种。选用温室大棚栽培,用遮光率95%的遮阳网覆盖。基料使用碎木屑,菌种均匀地撒播在铺好基料的沟内,覆土,整平。将播种好的试验田分为大小相等的4块,播种3 d后,在水中按照设计好的浓度加入亚硒酸钠,分别对试验田浇水,土壤耕层20 cm以上要浇透水,之后根据土壤的湿润情况洒水(不同硒浓度),保持土壤湿润。播种后7～15 d,在播种沟面上摆放外源营养袋,直至出菇前移走外源营养袋。

子实体出土后一般在7～10 d后生长成熟,当羊肚菌子实体上蜂窝状凹陷部分基本展开,顶部开始变黄时即可采收。羊肚菌的采收标准一般为无论子实体个头大小,主要从色泽和形态上区分,当色泽由深灰色变为浅灰色或褐黄色,菌盖网眼充分张开,由硬变软,子实体生长成熟。采收时,用小刀从子实体基部齐土面将羊肚菌割下,清除基部泥土。

1.2.4 羊肚菌子实体生物量的测定

(1)羊肚菌湿重:收取将采收后的羊肚菌称重,计算每m2羊肚菌子实体的质量,求均值。(2)羊肚菌干重:将新鲜羊肚菌子实体自然阴干,称量子实体的重量,计算每m2羊肚菌的质量,并求平均值。(3)折干率=羊肚菌子实体干重/羊肚菌子实体湿重×100。(4)单株平均干重:用天平分别称量30株自然阴干的子实体的质量,记录后,取平均值。(5)羊肚菌总长度:用游标卡尺分别准确测量30株羊肚菌的菌盖长,并取其平均值。(6)菌盖长度:用游标卡尺分别准确测量30株羊肚菌的菌盖长度,并取其平均值。(7)菌盖周长:用游标卡尺分别准确测量30株羊肚菌的菌盖直径,再计算出其周长,并取其平均值。(8)菌柄长度:用游标卡尺分别准确测量30株羊肚菌的菌柄长度,并取其平均值。(9)菌柄周长:用游标卡尺分别准确测量30株羊肚菌的菌柄直径,算出周长,取其平均值。

1.3 数据处理

采用软件SPSS对数据进行方差分析(ANOVA)、用软件EXCEL对数据进行汇总处理、用软件ORIGIN制图。

2 结果与分析

2.1 不同硒浓度处理对羊肚菌产量的影响

研究表明,在4个处理中,处理2与对照差异显著(P<0.05),其他处理均与对照组差异不显著(P>0.05),其中处理2的湿重质量最大,为221.329 g/m2,处理3的湿重质量最小,为175.735 g/m2,湿重由大到小顺序为处理2>处理1>CK>处理3。湿重最大的处理2比最小的处理3增加了25.94%,比对照增加了22.14%。干重的由大大小排序与湿重相同,处理2>处理1>CK>处理3,处理2的干重最大,为31.659 g/m2,处理3干重最小,为23.932 g/m2,处理2干重比处理3增加了32.29%,比对照增加了15.32%。处理2与对照差异显著(P<0.05),处理1与对照差异不显著(P>0.05),处理3与其他组均差异显著(P<0.05)。处理1的折干率最大为15.646%,处理3的折干率最小为13.618%。对照组的湿重与干重的比为6.6∶1,处理1的湿重与干重的比为6.4∶1,处理2的湿重与干重的比为7∶1,处理3的湿重与干重的比为7.3∶1,其中处理1的含水量最低,处理3的含水量最高。硒浓度为20 mg/L时,收获的羊肚菌的湿重与干重均为最大,硒浓度为10 mg/L时,折干率最大,硒浓度为40 mg/L时产量及折干率均为最小。表1

表1 不同硒浓度下羊肚菌产量变化

2.2 不同浓度处理对羊肚菌单株干重的影响

研究表明,4个处理中,处理2的单株干重最大,为2.729 g,处理3单株干重最小,为2.248 g,4个处理的子实体平均干重依次为处理2>处理1>CK>处理3。处理1与对照差异显著(P<0.05),与处理2差异不显著(P>0.05),处理2、处理3与对照差异不显著(P>0.05)。硒浓度10～20 mg/L时,羊肚菌平均单株干重均大于硒浓度为0时。表2

表2 不同硒浓度下子实体单株干重变化

2.3 不同硒处理对羊肚菌子实体农艺性状影响

研究表明,羊肚菌子实体的整体长度,在4个浓度处理中,处理1、处理2、处理3与对照相比均差异不显著(P>0.05),其中处理2的羊肚菌子实体平均长度最长,为8.48 cm,处理3的羊肚菌平均长度最短,为8.00 cm,4个浓度处理子实体总长度依次为处理2>CK>处理1>处理3。菌盖平均长度处理1、处理2、处理3与对照相比均差异不显著(P>0.05),子实体菌盖长度CK平均最长为5.39 cm,处理1平均最短为4.89 cm,4个浓度处理子实体菌盖平均长度依次为CK>处理2>处理3>处理1。菌柄平均长度处理1、处理2、处理3与对照相比均差异不显著(P>0.05),子实体菌柄长度处理1最长为3.24 cm,处理3最短为2.74 cm,4个浓度处理子实体菌柄平均长度依次为处理1>处理2>CK>处理3。4个浓度处理菌盖与菌柄长度的比值分别依次为131∶70、83∶55、22∶13、48∶25,比值大小依次为处理3>CK>处理2>处理1。菌盖周长处理1与对照组差异显著(P<0.05),处理2和处理3与对照组差异不显著(P>0.05),处理1菌盖平均周长最长为10.24 cm,处理3最短为7.87 cm,处理1菌盖周长比处理3增加了30.11%,比对照增加了24.73%,4个浓度处理子实体菌盖平均周长依次为处理1>处理2>CK>处理3。通过对比菌柄平均周长,处理1和处理2与对照差异不显著(P>0.05),处理3与对照差异显著(P<0.05),其中CK最长为5.18 cm,处理3最短为4.69 cm,CK菌柄平均周长比处理3增加了10.45%。4个浓度处理子实体菌柄平均周长依次为CK>处理1>处理2>处理3。硒浓度为0时,菌盖平均长度与菌柄平均周长为最长;硒浓度为10 mg/L时,菌柄平均长度与菌盖平均周长均为最长;硒浓度20 mg/L时,子实体总长度最长;硒浓度为40 mg/L时,硒浓度对羊肚菌子实体的生长有抑制作用。表3

表3 不同硒浓度下羊肚菌农艺性状变化

2.4 不同硒浓度处理对羊肚菌子实体的影响的综合评价

研究表明,前3个主成分对应特征值均大于1,3个主成分累计方差贡献率约为100%,基本反映了所有变量的初始信息,故选取前3个主成分,反映不同硒浓度下羊肚菌的品质及农艺性状的大部分信息,其中PC1方差贡献率为53.257%,PC2方差贡献率为29.081%,PC3方差贡献率为17.663%。表4

表4 主成分特征值和方差贡献率

PC1中载荷绝对值超过0.9的有菌柄长度、菌盖菌柄长度比,其中菌柄长度与PC1高度正相关,菌盖菌柄长度比与PC1高度负相关,PC1载荷较高的有菌盖直径(菌盖周长)、干重、折干率等。PC2中载荷较高的有总长、湿重、单株干重、菌盖长度,几项指标的影响都是正向的。PC3中菌柄直径(菌柄周长)载荷值较大,为0.780。表5

PC1的得分依次为处理1>处理2>CK>处理3;PC2的得分依次为处理2>CK>处理3>处理1。图1

注:得分见下 X 轴和左 Y 轴

利用PCA 分析得到的F1、F2、F33个新的综合指标,3个主成分线性关系为:

F1=0.184X1+0.349X2-0.234X3+0.384X4+…+0.318X10+0.312X11+0.206X12.

F2=0.444X1-0.211X2+0.342X3+0.059X4+…+0.315X10-0.239X11+0.431X12.

F3=0.210X1-0.177X2+0.339X3-0.142X4+…+0.049X10+0.289X11-0.195X12.

综合评分函数为F=0.533F1+0.291F2+0.177F3。

处理2的综合得分在4组中最高,为1.262,处理3的综合得分为4组中最低,为-2.072,综合得分排名1、2、3、4的依次为处理2、处理1、CK、处理3。在处理2的硒浓度下栽培的羊肚菌子实体的各项指标的综合评价得分最高,为最佳浓度。表6

表6 不同硒浓度组分得分和综合评价

3 讨 论

3.1向刚等[18]和刘福阳等[19]进行羊肚菌人工栽培得出的结果与研究中的产量有差异,造成结果不一致的原因可能为:菌株不同、播种方式不同、培养料配方不同和新疆独特的气候条件与地理环境等因素,向刚等[18]、刘福阳等[19]、程远辉等[20]和李素玲等[21]的研究有对上述因素进行分析论证,研究结果表明,硒浓度为20 mg/L时,收获的子实体的湿重最大,为221.329 g/m2,自然风干后的干重也最大,为31.659 g/m2。陈德明等[22]进行富硒金针菇研究和徐联鹏等[23]对富硒秀珍菇的研究中,都添加亚硒酸钠作为硒源,研究结果表明添加低浓度的外源硒可以在一定程度上增加子实体的产量,与研究结果一致,适量添加外源硒还可能增加其他食用菌子实体的产量,具体硒添加量还待进一步研究。

3.2刘福阳等[19]在对羊肚菌的栽培研究中对子实体形状、菌盖与菌柄长度比和单朵质量等方面对羊肚菌的农艺性状进行分析,研究结果表明,不同菌株和不同土壤都会对其造成影响。研究结果表明,硒浓度为10 mg/L的含水量最低,40 mg/L的含水量最高;硒浓度20 mg/L的单株干重最大,为2.729g,且与对照差异显著(P<0.05);硒浓度20 mg/L的子实体平均高度最高,硒浓度40 mg/L的子实体平均长度最短;羊肚菌菌盖高度依次为0 mg/L>20 mg/L>40 mg/L>10 mg/L;羊肚菌菌柄高度依次为10 mg/L>20 mg/L>0 mg/L>40 mg/L;菌盖与菌柄长度的比值分别依次为40 mg/L>0 mg/L>20 mg/L>10 mg/L。菌盖周长在硒浓度为10 mg/L时最长;菌柄周长在硒浓度0 mg/L时最长,硒浓度40 mg/L时最短。在人工栽培羊肚菌时添加外源硒,不同的硒浓度同样会影响羊肚菌的农艺性状。

3.3对不同硒处理下羊肚菌子实体的影响进行PCA综合评价,选取主成分对应特征值大于1的3个主成分,累计方差贡献率约为100%,其中PC1方差贡献率为53.257%,PC2方差贡献率为29.081%,PC3方差贡献率为17.663%。PC1中载荷绝对值超过0.9的菌柄长度与PC1高度正相关,菌盖菌柄长度比与PC1高度负相关,PC1载荷较高的有菌盖直径(菌盖周长)、干重、折干率等。PC2中载荷较高的有总长、湿重、单株干重、菌盖长度,几项指标的影响都是正向的。PC3中菌柄直径(菌柄周长)载荷值较大,为0.780。分析得到F1、F2、F3这3个新的综合指标,作出综合评价,综合评分函数为F=0.533F1+0.291F2+0.177F3。

3.4羊肚菌栽培属于仿生态栽培,容易受到自然天气变化的影响[24],研究在同等土壤和环境因素的影响下,添加亚硒酸钠作为外源硒对羊肚菌进行富硒培养,在一定浓度范围下可以增加产量,并在一定程度上改变了羊肚菌子实体的农艺性状,对提高羊肚菌的经济价值有一定作用,后续研究中还可以进一步研究在羊肚菌人工栽培中添加亚硒酸钠对羊肚菌的抗逆性的影响。

4 结 论

添加亚硒酸钠为外源硒,人工栽培六妹羊肚菌,当硒浓度为0时,菌盖长度与菌柄周长最长;当硒浓度为10 mg/L时,菌柄周长与菌盖长度最长,对羊肚菌的生长有促进作用;当硒浓度为20 mg/L时,羊肚菌产量、子实体单株干重及子实体总长度最大,对羊肚菌的生长有促进作用;当硒浓度为40 mg/L时,硒浓度抑制羊肚菌子实体的生长。硒浓度20 mg/L下栽培的羊肚菌子实体的各项指标的综合评价得分最高,为最佳浓度。