基于菌丝生长温度评价64 种金针菇的适温条件*

陈 珣，肇 莹，龚 娜，刘国丽，马晓颖，肖 军

（辽宁省农业科学院食用菌研究所，辽宁 沈阳 110161）

金针菇（Flammulina velutipes） 学名毛柄金钱菌，又称毛柄小火菇，属担子菌纲（Basidiomycetes） 伞菌目（Agaricales） 白蘑科（Tricholomataceae） 金针菇属（Flammulina），因其菌柄纤细而被称为金针菇，是生活中常见的一种食用菌[1]。我国金针菇栽培历史悠久，且其生长周期短，原料来源广，经济效益高，既适用于家庭栽培，又能进行工厂化生产，是一种发展潜力很大且值得推广的食用菌[2]。

金针菇属于低温型恒温结实性菌类，温度对其菌丝生长和子实体发育有重要的影响。菌丝的培养温度不仅影响菌丝的生长速度，而且直接影响菌丝的生物量。在金针菇栽培生产中，菌丝生物量与后期出菇产量有直接关系[3]。温度条件的筛选主要是以菌丝的生长速度为标准，特别是在菌丝生长阶段，将菌丝在平板上生长速度最快时的温度作为生产中的发菌温度。

试验研究了不同温度对菌丝生长发育的影响，通过比较菌丝在不同温度下的生长差异，得出菌丝生长的最适温度。菌丝在不同温度下的生长差异反映了构成菌丝的细胞在不同温度下的生长分裂速度，也是菌丝代谢酶活性的间接反应，可以为研究温度对食用菌子实体生长发育的影响奠定基础[4]。以此为切入点，以64 株金针菇菌株为试验材料，通过观察和分析不同温度条件下金针菇菌株菌丝生长势和生长速度，探讨培养温度对菌丝生长发育的影响，依此筛选出低温型、高温型和广温型菌株。利用聚类热图分析确定金针菇菌株间的亲缘关系，为金针菇生产和新品种选育提供依据；筛选出优异基因型，为金针菇品质育种提供杂交亲本。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试菌株

供试菌株信息见表1 所示。

表1 供试菌株Tab.1 Test strains

1.1.2 培养基

PDA 培养基：马铃薯200 g、琼脂粉20 g、葡萄糖20 g，蒸馏水1 L。培养基配好后，装于500 mL三角瓶，0.1 MPa 灭菌30 min，灭菌后倒入培养皿冷却备用。

1.2 试验方法

将64 株金针菇菌株母种平板培养基活化后，用6 mm 的打孔器取大小相同的圆形菌块接种于PDA培养基内。设置7 个培养温度，分别在温度为5、10、15、20、25、30、35 ℃条件下培养，每种温度条件设置3 次重复[5]。记录菌丝生长天数、菌丝生长势，计算不同温度下的菌丝生长速度。

平板接种后3～4 d，采用“十”字划线法，沿菌丝生长边缘划线，测定其直径，之后每隔2 天进行一次测量，记录数据，计算菌丝生长速度。菌丝生长速度（V，mm·d-1） 的计算公式为[6]：

式中：S 为菌丝长度（mm）；D 为菌丝生长天数（d）。

试验所得数据通过Excel 2013 软件进行处理分析。采用Clust Vis 软件进行聚类热图分析。

2 结果与分析

2.1 金针菇菌株不同温度条件下菌丝生长势调查

不同金针菇菌株在相同温度条件下菌丝生长情况见图1，同一金针菇菌株在不同温度条件下的生长情况见图2 和表2。

图2 金针菇菌株3-Y4 金在不同温度条件下的菌丝生长情况Fig.2 Mycelium growth situation of Flammulina velutipes strain 3-Y4 jin under different temperature conditions

表2 金针菇菌株不同温度条件下菌丝生长势Tab.2 Mycelial growth potential of Flammulina velutipes strains under different temperature conditions

由图1 可知，不同金针菇菌株25 ℃温度条件下菌丝生长势不同。1 号菌株和12 号菌株生长势较弱，生长速度缓慢；8 号菌株、27 号菌株、28 号菌株生长势较强，但生长速度一般；而30 号菌株、31 号菌株、32 号菌株和33 号菌株生长速度较快，但生长势一般。由此可见，不同金针菇菌株在相同温度下生长势与生长速度表现不同。在图2 可知，12 号金针菇菌株3-Y4 金在不同温度条件下的菌丝生长情况生长势不同，在20 ℃温度条件下表现出较好的生长势和较快的生长速度，说明该菌的最适生长温度为20 ℃。

由表2 可知，35 ℃温度条件下仅菌株白金针2号菌丝生长，其他金针菇菌株在该温度条件下均不生长，该菌株在5～35 ℃整体长势较好。金针菇菌株1 号、46 号、48 号、53 号在任何温度条件下菌丝的生长势均较弱。金针菇菌株7 号、8 号、27 号、28号、60 号在30 ℃以下生长势较好，说明这些菌株具有较好的生长能力。金针菇菌株12 号除了在25 ℃温度条件下菌丝生长稀疏外，其他温度条件下（低于30 ℃） 菌丝均生长旺盛浓密，表现出较好的生长能力，可能是由于试验接种过程中选取的打孔位置不同，使菌株在25 ℃温度条件下生长势较弱。

2.2 金针菇菌株不同温度条件下的菌丝生长速度统计

64 株金针菇菌株在不同温度条件下的平均生长速度统计见表3、表4。

表3 金针菇菌株在不同温度条件下的生长速度Tab.3 Growth rate of Flammulina velutipes strains under different temperature conditions

表4 不同温度下菌丝生长速度评价Tab.4 Evaluation of mycelial growth rate at different temperatures

由表3、表4 可知，供试菌株菌丝在5～30 ℃均可生长，35 ℃温度条件下仅32 号金针菇菌株生长。5～30 ℃供试菌株的平均生长速度随温度上升而增高，达到一定温度后开始降低，不同菌株的生长速度最快时的温度不同，多为20 ℃和25 ℃。5 ℃时菌株平均生长速度为4.16 mm·d-1，4 号菌株白金生长速度最高为6.17 mm·d-1，初步筛选为耐低温菌株。30 ℃时菌株平均生长速度为6.43 mm·d-1，耐受性最强的菌株为白金针2 号（菌株编号32），其生长速度最高为15.8 mm·d-1，其次是43 号菌株J1 和9 号菌株1-Y4，且白金针2 号在35 ℃时生长良好，生长速度为2.67 mm·d-1，初步筛选其为耐高温菌株。综合考虑不同温度下各菌株的生长速度，白金针2号在10～30 ℃生长速度均较优，且35 ℃时生长速度良好，初步筛选为广温型菌株。

2.3 金针菇菌株不同生长温度条件下生长速度聚类热图分析

热图是近年被广泛应用的一种统计方法，可以简单地聚合大量数据，将结果以一种渐进的色带直观地展现出来，突出显示数据的疏密和频率的高低程度。将64 个金针菇菌株在不同温度条件下的菌丝生长速度通过聚类热图分析后，其结果见图3、表5。

图3 64 个金针菇菌株聚类热图Fig.3 Cluster heat map of 64 Flammulina velutipes strains

表5 基于聚类热图分析金针菇菌株的分类Tab.5 Grouping of Flammulina velutipes strains based on heatmap plot analysis

由图3、表5 可知，按照不同温度下菌丝生长速度可将64 个金针菇菌株划分为5 类，第一类（Ⅰ） 包含20 个菌株，这类菌株在20 ℃和25 ℃生长速度较快，随温度升高生长速度先升后降。第二类（Ⅱ） 包含1 个菌株，该菌株为32 号菌株白金针2 号，在10～30 ℃生长速度均较高，说明该菌株具有较好的温度适应能力。第三类（Ⅲ） 包含19 个菌株，这类菌株随温度升高生长速度先升后降，但在25 ℃生长速度最快。第四类（Ⅳ） 包含10 个菌株，这类菌株生长速度呈现先升后降又升的趋势，在5～20 ℃时生长速度升高，25 ℃温度条件下生长速度下降，30 ℃温度条件下生长速度又上升，出现此类现象可能与试验误差有关。第五类（Ⅴ） 包含14 个菌株，这类菌株除62 号菌株，其他菌株均为野生金针菇菌株，此类菌株除在20 ℃和25 ℃条件下生长速度较快外，其他温度条件生长速度均较慢，也可以发现野生菌株的生长速度普遍低于栽培菌株的生长速度，说明野生金针菇菌株只有在适宜的温度条件下才能较好的生长，具有较高的温度选择性。

3 结论与讨论

食用菌栽培生产过程主要可以分为2 个阶段，即营养生长阶段和生殖生长阶段，在形态上有菌丝体和子实体之分，营养生长阶段即为菌丝生长阶段，生殖生长阶段即为子实体分化阶段[7]。

食用菌生长温度是其生长发育的重要环境因子，温度的高低主要影响食用菌菌丝生长速度[8]。食用菌菌丝在不同的条件下生长状态有所不同，通常菌丝生长速度、长势、色泽等菌落形态特征存在差别，同时菌丝显微结构也会发生细微变化，包括菌丝直径、菌丝细胞的分隔情况、菌丝锁状联合情况、菌丝细胞内液泡、细胞核情况等[9]。通过对64 个金针菇菌株在不同温度条件下菌丝生长势和生长速度的调查发现，菌丝生长势和生长速度相关性不大。通过不同温度下菌丝生长速度筛选出的低温型菌株4号白金，其菌丝生长状态较好、菌丝略密，在5 ℃温度条件下生长速度最快。筛选出高温型和广温型菌株白金针2 号的菌丝，其生长势一般，但在10～30 ℃温度条件下生长速度最快。因此，在菌株筛选中不能仅从菌丝生长势判断，还要结合生长速度综合判断菌株优劣。通过对菌株生长势和生长速度的综合评价，初步筛选出4 号低温型菌株白金，32 号高温型和广温型菌株白金针2 号。

在食用菌杂交育种时，一般选择菌丝生长速度较快、菌丝生长势较强的菌株作为杂交亲本，然而，有些菌丝生长速度较慢或生长势稍弱的菌株也可能具备其他优良生产性状。因此，科学地选择杂交亲本仍需要进行更加细致入微的系统研究。

在杂交育种中，杂交亲本的选择对育种的成败起着至关重要的作用。因此要进行有效的杂交育种必须了解种间杂交和种内杂交菌株的亲缘关系，同时，要广泛收集和保存食用菌遗传资源[10]。聚类热图的原理是将个体样品或者对象变量按相似程度距离远近划分类别，使得相似性较强的元素聚为同一类。目的在于使类间元素的同质性最大化和类间元素的异质性最大化。庞杰等[7]利用35 种食用菌菌丝生长和子实体分化温度的研究结果，通过聚类分析将29 种食用菌温度类型划分为四大类。通过对64株金针菇菌株不同温度下的生长速度进行聚类热图分析发现，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ类菌株菌丝生长速度均随温度的升高先升后降，Ⅳ类菌株菌丝生长速度则出现随温度的升高先升后降又升的现象，但不同菌株的菌丝生长速度最大值普遍在20 ℃和25 ℃，说明20～25 ℃是金针菇菌株的最佳生长温度。白金针2 号单独成为一个类群，说明与其他菌株亲缘关系较远，可作为金针菇育种的杂交亲本。利用聚类热图对64 株金针菇菌株进行类群划分，依此鉴定金针菇菌株之间的亲缘关系，该方法可以对菌株之间的亲缘关系进行初步判断，后续可以考虑结合拮抗试验、多种分子标记技术进行验证，为金针菇菌株新品种选育和杂交育种提供依据。