你知道嗎,食用菌也有自己的“種子”。
一朵菌菇長成后,便噴射出數以億計的孢子。絕大多數食用菌的孢子,會萌發成一條條細長的單核菌絲。這些“單身漢”走到一起,結對“婚配”,形成雙核菌絲體。它們,就是食用菌的“種子”,也即生產上用的“菌種”。它們“成家立業”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,讓我們一起走進國家食用菌種質資源庫(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
春風送暖,盡管“吃菌有風險,采菇需謹慎”,但身為“吃菌狂魔”的云南人,又一個個挎上背簍,上山采集野生菌子。福建省農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資源。
不久前,農業農村部確定第二批國家農業微生物種質資源庫名單,依托福建省農科院食用菌研究所建設的國家食用菌種質資源庫(福建)入選。作為福建首個國家農業微生物種質資源庫,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、單位或個人交流收集、生產中收集以及雜交、馴化等育種手段獲得的。”曾輝說,每一株菌株都是一座獨一無二的基因庫,蘊含著選育出突破性新品種的潛力。
時間回到2020年6月,大型真菌高發的季節。曾輝帶領團隊,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查。
為了不錯過任何一個有價值的資源,每日天蒙蒙亮,他們就要上山尋寶。遇到難得一見的菌類,要第一時間拍照留存,全方位無死角記錄其形態與生境特征,隨后采集活體標本。這個過程要快,因為菌類大多有自我溶解機制,稍不留神便轉瞬即逝;同時還不能貪多,他們還要馬不停蹄趕回住處,連夜對標本進行烘干處理,將每一朵蘑菇定格。
6月10日,團隊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層長著兩朵特別的蘑菇。
“菌蓋顏色灰中帶藍,閃著絲光?!蹦惹倥袛?,這可能是小菇屬未被認知的新物種。后續通過電鏡觀察、分子標記比對、查閱文獻、借閱相關標本,研究人員證實了這一判斷。其菌蓋顏色幼時為純藍色,此后逐漸過渡到藍灰色,研究人員遂將其命名為“藍灰小菇”。
這一發現,讓大家興奮不已。要知道,小菇屬全世界有600多種,但藍色類型極為罕見。藍灰小菇,是中國第3個、世界第9個藍色小菇屬物種。作為天麻的共生菌,小菇屬真菌能夠促進天麻種子萌發。更多小菇屬新物種的發現,將為天麻規模化生產提供更多輔助材料。
在國家食用菌種質資源庫(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,為食用菌研究與產業發展帶來了更多可能性。
雙孢蘑菇是世界上栽培最廣、產量最大、消費最普遍的一種食用菌。但過去,研究界普遍認為,中國缺乏雙孢蘑菇野生資源。省農科院的專家團隊與四川省農科院合作,通過實地調查,首次在西藏、四川、青海等地發現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,國家食用菌種質資源庫(福建)持續上新。在武夷山,研究團隊參與了為期3年的武夷山國家公園生物資源本底調查,發現了多形油囊蘑、諸犍老傘、細腳小蘑菇、武夷山小蘑菇等多個大型真菌新種。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
發現和收集食用菌種質資源,僅僅是第一步。
“我們分離出菌絲,在實驗室中培養擴繁,通過出菇試驗、基因組測序等手段,為資源精準畫像?!痹x說,能獲得專屬“身份證”、以菌種形態入駐種質資源庫的菌株不一定是“三好學生”,可能是在抗逆性、產量、營養成分等方面天賦異稟的“特長生”,也可能是特立獨行的潛力股。
在種質資源庫,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,置于2~4℃的冰箱中。試管中的培養基屬于基本款,就像病人打葡萄糖點滴一樣,只維持基本機能。一般而言,只要3~6個月,其中的營養物質便消耗殆盡。這時必須及時將菌絲接種到新的PDA試管中繼代培養。工作量大、過程煩瑣不說,多次轉接還容易出現菌種品質衰退問題。
中期保藏可以大大減少轉接頻率,使用糞草等營養更豐富的發酵培養料。手中有糧,心中不慌,菌種保藏時間可有效延長至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運而生。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境中,很容易被凍傷?!痹x說,解決方法有兩個:添加甘油等防凍液或者梯度降溫。
一開始,種質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,便達到了梯度降溫的目的,避免極速冷凍誤傷菌種。假以時日,需要喚醒沉睡菌種時,則將其從液氮中撈出,迅速投入溫水當中,讓其慢慢蘇醒。如今,種質資源庫引進了自動化液氮梯度降溫設備,讓長期保藏變得更加便捷。
用種人
保護,是為了更好的利用。過去40多年間,國家食用菌種質資源庫(福建)為我省乃至全國食用菌種業的創新,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常客。殊不知,在幾十年前,一朵菇能換一個雞蛋。福建是國內雙孢蘑菇重點產區,但產品大多加工成罐頭,用于出口創匯。即便是種植戶,也只舍得吃一點菇角。究其原因,好品種稀缺——高產的不優質,優質的不高產。
為此,原輕工部委托福建省蘑菇菌種站(現福建省農科院食用菌研究所)牽頭組建全國攻關組,開展育種研究??蒲腥藛T在廣泛收集種質資源的基礎上,率先利用分子標記輔助育種技術,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不優質、優質不高產、不耐粗放、適應性低等世界性難題。
作為我國首個具有自主知識產權的雙孢蘑菇雜交品種,“As2796”一經推廣便備受市場青睞,20多年長盛不衰,產量占據世界半壁江山。不過,隨著工廠化栽培技術的推廣,雙孢蘑菇產業又對品種特性提出了新的需求,導致目前工廠化栽培所需要的品種大多需要進口。
如今,這一局面有望被打破。近年來,省農科院專家團隊依托豐富的種質資源,在國家食用菌產業技術體系、福建省種業創新與產業化工程等項目支持下,選育出具有自主產權的雙孢蘑菇工廠化新品種“福蘑78”。該品種不僅產量高、出菇層次好,抗病性和適應性強,商品性狀好、優菇率高,還適合目前國內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實現了部分國產替代,有望成為新的主栽品種。
“沒有種質資源,種業創新就成了無源之水?!痹x說,國家食用菌種質資源庫(福建)正在安全保存的基礎上,加快種質資源共享步伐,為種業振興提供原動力。
近年來,該種質資源庫應用DNA指紋、MNP標記、基因組測序等技術,對庫內菌株進行遺傳多樣性和親緣關系系統評價,年均組配雜交組合萬份以上,栽培評價雜交新菌株800株以上,創制了一批多元化創新種質材料。目前,共申報雙孢蘑菇新品種權23項,已獲授權11項;獲國家和省級認定雙孢蘑菇新品種8個,累計推廣產值2000億元以上。