藍(lán)灰小菇(資料圖片)
你知道嗎,食用菌也有自己的“種子”。
一朵菌菇長成后,便噴射出數(shù)以億計(jì)的孢子。絕大多數(shù)食用菌的孢子,會萌發(fā)成一條條細(xì)長的單核菌絲。這些“單身漢”走到一起,結(jié)對“婚配”,形成雙核菌絲體。它們,就是食用菌的“種子”,也即生產(chǎn)上用的“菌種”。它們“成家立業(yè)”后快高長大,相互纏繞,最終長成人們熟悉的模樣——或傘狀,或漏斗狀,或耳狀的子實(shí)體。只不過,與植物種子粒粒分明不同,在成為菌菇之前,雙核菌絲體猶如秋毫之末,肉眼難辨。
今天,讓我們一起走進(jìn)國家食用菌種質(zhì)資源庫(福建),看研究人員如何獲取、保存、鑒定和利用食用菌的“種子”……
采菇人
春風(fēng)送暖,盡管“吃菌有風(fēng)險(xiǎn),采菇需謹(jǐn)慎”,但身為“吃菌狂魔”的云南人,又一個(gè)個(gè)挎上背簍,上山采集野生菌子。福建省農(nóng)科院食用菌研究所所長曾輝,也趁著雨后初晴,化身采菇人。但他不圖口腹之欲,而是為了收集食用菌種質(zhì)資源。
不久前,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部確定第二批國家農(nóng)業(yè)微生物種質(zhì)資源庫名單,依托福建省農(nóng)科院食用菌研究所建設(shè)的國家食用菌種質(zhì)資源庫(福建)入選。作為我省首個(gè)國家農(nóng)業(yè)微生物種質(zhì)資源庫,該資源庫保藏各類食用菌菌株1600多株,其中雙孢蘑菇保藏規(guī)模居世界第三。
“這些資源均為1981年以來,通過野外采集、單位或個(gè)人交流收集、生產(chǎn)中收集以及雜交、馴化等育種手段獲得的?!痹x說,每一株菌株都是一座獨(dú)一無二的基因庫,蘊(yùn)含著選育出突破性新品種的潛力。
時(shí)間回到2020年6月,大型真菌高發(fā)的季節(jié)。曾輝帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì),來到寧夏六盤山國家森林公園,開展大型真菌多樣性資源調(diào)查。
為了不錯(cuò)過任何一個(gè)有價(jià)值的資源,每日天蒙蒙亮,他們就要上山尋寶。遇到難得一見的菌類,要第一時(shí)間拍照留存,全方位無死角記錄其形態(tài)與生境特征,隨后采集活體標(biāo)本。這個(gè)過程要快,因?yàn)榫惔蠖嘤凶晕胰芙鈾C(jī)制,稍不留神便轉(zhuǎn)瞬即逝;同時(shí)還不能貪多,他們還要馬不停蹄趕回住處,連夜對標(biāo)本進(jìn)行烘干處理,將每一朵蘑菇定格。
6月10日,團(tuán)隊(duì)來到一處天然混交林。眼尖的娜琴博士一眼看到林下腐殖質(zhì)層長著兩朵特別的蘑菇。
“菌蓋顏色灰中帶藍(lán),閃著絲光?!蹦惹倥袛?,這可能是小菇屬未被認(rèn)知的新物種。后續(xù)通過電鏡觀察、分子標(biāo)記比對、查閱文獻(xiàn)、借閱相關(guān)標(biāo)本,研究人員證實(shí)了這一判斷。其菌蓋顏色幼時(shí)為純藍(lán)色,此后逐漸過渡到藍(lán)灰色,研究人員遂將其命名為“藍(lán)灰小菇”。
這一發(fā)現(xiàn),讓大家興奮不已。要知道,小菇屬全世界有600多種,但藍(lán)色類型極為罕見。藍(lán)灰小菇,是中國第3個(gè)、世界第9個(gè)藍(lán)色小菇屬物種。作為天麻的共生菌,小菇屬真菌能夠促進(jìn)天麻種子萌發(fā)。更多小菇屬新物種的發(fā)現(xiàn),將為天麻規(guī)模化生產(chǎn)提供更多輔助材料。
在國家食用菌種質(zhì)資源庫(福建),幾乎每一份資源的背后,都有一段采菇人跋山涉水、苦苦求索的故事。不斷壯大的資源庫,為食用菌研究與產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來了更多可能性。
雙孢蘑菇是世界上栽培最廣、產(chǎn)量最大、消費(fèi)最普遍的一種食用菌。但過去,研究界普遍認(rèn)為,中國缺乏雙孢蘑菇野生資源。省農(nóng)科院的專家團(tuán)隊(duì)與四川省農(nóng)科院合作,通過實(shí)地調(diào)查,首次在西藏、四川、青海等地發(fā)現(xiàn)了豐富的雙孢蘑菇野生資源,證明中國是世界雙孢蘑菇遺傳多樣性中心之一。
近年來,國家食用菌種質(zhì)資源庫(福建)持續(xù)上新。在武夷山,研究團(tuán)隊(duì)參與了為期3年的武夷山國家公園生物資源本底調(diào)查,發(fā)現(xiàn)了多形油囊蘑、諸犍老傘、細(xì)腳小蘑菇、武夷山小蘑菇等多個(gè)大型真菌新種。在青藏高原,他們收集到白肉靈芝、繡球菌、秀珍菇等珍貴的野生資源。
保種人
發(fā)現(xiàn)和收集食用菌種質(zhì)資源,僅僅是第一步。
“我們分離出菌絲,在實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)擴(kuò)繁,通過出菇試驗(yàn)、基因組測序等手段,為資源精準(zhǔn)畫像?!痹x說,能獲得專屬“身份證”、以菌種形態(tài)入駐種質(zhì)資源庫的菌株不一定是“三好學(xué)生”,可能是在抗逆性、產(chǎn)量、營養(yǎng)成分等方面天賦異稟的“特長生”,也可能是特立獨(dú)行的潛力股。
在種質(zhì)資源庫,菌種保藏主要依靠低溫條件,降低甚至停滯菌株代謝的速率。
其中,短期保藏是將菌絲接種到PDA試管內(nèi),置于2~4℃的冰箱中。試管中的培養(yǎng)基屬于基本款,就像病人打葡萄糖點(diǎn)滴一樣,只維持基本機(jī)能。一般而言,只要3~6個(gè)月,其中的營養(yǎng)物質(zhì)便消耗殆盡。這時(shí)必須及時(shí)將菌絲接種到新的PDA試管中繼代培養(yǎng)。工作量大、過程煩瑣不說,多次轉(zhuǎn)接還容易出現(xiàn)菌種品質(zhì)衰退問題。
中期保藏可以大大減少轉(zhuǎn)接頻率,使用糞草等營養(yǎng)更豐富的發(fā)酵培養(yǎng)料。手中有糧,心中不慌,菌種保藏時(shí)間可有效延長至2~3年。
但存糧再多,也難免坐吃山空。有沒有不需要投喂的保藏方式呢?液氮超低溫保藏手段應(yīng)運(yùn)而生。液氮的溫度為-196℃,在這樣的條件下,菌種的生命被定格,新陳代謝停止,長期保藏成為可能。
“不過,菌種是很脆弱的,如果直接置于超低溫環(huán)境中,很容易被凍傷。”曾輝說,解決方法有兩個(gè):添加甘油等防凍液或者梯度降溫。
一開始,種質(zhì)資源庫采用的是土辦法:用繩子系著裝有菌種的容器,從液氮罐口逐步下放,直至完全浸入液氮之中。高度逐漸降低,溫度也跟著下降。如此一來,便達(dá)到了梯度降溫的目的,避免極速冷凍誤傷菌種。假以時(shí)日,需要喚醒沉睡菌種時(shí),則將其從液氮中撈出,迅速投入溫水當(dāng)中,讓其慢慢蘇醒。如今,種質(zhì)資源庫引進(jìn)了自動(dòng)化液氮梯度降溫設(shè)備,讓長期保藏變得更加便捷。
用種人
保護(hù),是為了更好的利用。過去40多年間,國家食用菌種質(zhì)資源庫(福建)為我省乃至全國食用菌種業(yè)的創(chuàng)新,立下了汗馬功勞。尤其值得一提的是雙孢蘑菇功勛品種“As2796”。
雙孢蘑菇早已是百姓餐桌上的???。殊不知,在幾十年前,一朵菇能換一個(gè)雞蛋。福建是國內(nèi)雙孢蘑菇重點(diǎn)產(chǎn)區(qū),但產(chǎn)品大多加工成罐頭,用于出口創(chuàng)匯。即便是種植戶,也只舍得吃一點(diǎn)菇角。究其原因,好品種稀缺——高產(chǎn)的不優(yōu)質(zhì),優(yōu)質(zhì)的不高產(chǎn)。
為此,原輕工部委托福建省蘑菇菌種站(現(xiàn)福建省農(nóng)科院食用菌研究所)牽頭組建全國攻關(guān)組,開展育種研究。科研人員在廣泛收集種質(zhì)資源的基礎(chǔ)上,率先利用分子標(biāo)記輔助育種技術(shù),破解了雙孢蘑菇雜交育種世界難題。1990年問世的突破性品種“As2796”,首次解決了雙孢蘑菇品種高產(chǎn)不優(yōu)質(zhì)、優(yōu)質(zhì)不高產(chǎn)、不耐粗放、適應(yīng)性低等世界性難題。
作為我國首個(gè)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的雙孢蘑菇雜交品種,“As2796”一經(jīng)推廣便備受市場青睞,20多年長盛不衰,產(chǎn)量占據(jù)世界半壁江山。不過,隨著工廠化栽培技術(shù)的推廣,雙孢蘑菇產(chǎn)業(yè)又對品種特性提出了新的需求,導(dǎo)致目前工廠化栽培所需要的品種大多需要進(jìn)口。
如今,這一局面有望被打破。近年來,省農(nóng)科院專家團(tuán)隊(duì)依托豐富的種質(zhì)資源,在國家食用菌產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、福建省種業(yè)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化工程等項(xiàng)目支持下,選育出具有自主產(chǎn)權(quán)的雙孢蘑菇工廠化新品種“福蘑78”。該品種不僅產(chǎn)量高、出菇層次好,抗病性和適應(yīng)性強(qiáng),商品性狀好、優(yōu)菇率高,還適合目前國內(nèi)主流雙孢蘑菇工廠化栽培的管理方式。目前,該品種已在多家企業(yè)實(shí)現(xiàn)了部分國產(chǎn)替代,有望成為新的主栽品種。
“沒有種質(zhì)資源,種業(yè)創(chuàng)新就成了無源之水?!痹x說,國家食用菌種質(zhì)資源庫(福建)正在安全保存的基礎(chǔ)上,加快種質(zhì)資源共享步伐,為種業(yè)振興提供原動(dòng)力。
近年來,該種質(zhì)資源庫應(yīng)用DNA指紋、MNP標(biāo)記、基因組測序等技術(shù),對庫內(nèi)菌株進(jìn)行遺傳多樣性和親緣關(guān)系系統(tǒng)評價(jià),年均組配雜交組合萬份以上,栽培評價(jià)雜交新菌株800株以上,創(chuàng)制了一批多元化創(chuàng)新種質(zhì)材料。目前,共申報(bào)雙孢蘑菇新品種權(quán)23項(xiàng),已獲授權(quán)11項(xiàng);獲國家和省級認(rèn)定雙孢蘑菇新品種8個(gè),累計(jì)推廣產(chǎn)值2000億元以上。