你知道吗,食用菌也有自己的“种子”。
一朵菌菇长成后,便喷射出数以亿计的孢子。绝大多数食用菌的孢子,会萌发成一条条细长的单核菌丝。这些“单身汉”走到一起,结对“婚配”,形成双核菌丝体。它们,就是食用菌的“种子”,也即生产上用的“菌种”。它们“成家立业”后快高长大,相互缠绕,最终长成人们熟悉的模样——或伞状,或漏斗状,或耳状的子实体。只不过,与植物种子粒粒分明不同,在成为菌菇之前,双核菌丝体犹如秋毫之末,肉眼难辨。
今天,让我们一起走进国家食用菌种质资源库(福建),看研究人员如何获取、保存、鉴定和利用食用菌的“种子”……
采菇人
春风送暖,尽管“吃菌有风险,采菇需谨慎”,但身为“吃菌狂魔”的云南人,又一个个挎上背篓,上山采集野生菌子。福建省农科院食用菌研究所所长曾辉,也趁着雨后初晴,化身采菇人。但他不图口腹之欲,而是为了收集食用菌种质资源。
不久前,农业农村部确定第二批国家农业微生物种质资源库名单,依托福建省农科院食用菌研究所建设的国家食用菌种质资源库(福建)入选。作为福建首个国家农业微生物种质资源库,该资源库保藏各类食用菌菌株1600多株,其中双孢蘑菇保藏规模居世界第三。
“这些资源均为1981年以来,通过野外采集、单位或个人交流收集、生产中收集以及杂交、驯化等育种手段获得的。”曾辉说,每一株菌株都是一座独一无二的基因库,蕴含着选育出突破性新品种的潜力。
时间回到2020年6月,大型真菌高发的季节。曾辉带领团队,来到宁夏六盘山国家森林公园,开展大型真菌多样性资源调查。
为了不错过任何一个有价值的资源,每日天蒙蒙亮,他们就要上山寻宝。遇到难得一见的菌类,要第一时间拍照留存,全方位无死角记录其形态与生境特征,随后采集活体标本。这个过程要快,因为菌类大多有自我溶解机制,稍不留神便转瞬即逝;同时还不能贪多,他们还要马不停蹄赶回住处,连夜对标本进行烘干处理,将每一朵蘑菇定格。
6月10日,团队来到一处天然混交林。眼尖的娜琴博士一眼看到林下腐殖质层长着两朵特别的蘑菇。
“菌盖颜色灰中带蓝,闪着丝光。”娜琴判断,这可能是小菇属未被认知的新物种。后续通过电镜观察、分子标记比对、查阅文献、借阅相关标本,研究人员证实了这一判断。其菌盖颜色幼时为纯蓝色,此后逐渐过渡到蓝灰色,研究人员遂将其命名为“蓝灰小菇”。
这一发现,让大家兴奋不已。要知道,小菇属全世界有600多种,但蓝色类型极为罕见。蓝灰小菇,是中国第3个、世界第9个蓝色小菇属物种。作为天麻的共生菌,小菇属真菌能够促进天麻种子萌发。更多小菇属新物种的发现,将为天麻规模化生产提供更多辅助材料。
在国家食用菌种质资源库(福建),几乎每一份资源的背后,都有一段采菇人跋山涉水、苦苦求索的故事。不断壮大的资源库,为食用菌研究与产业发展带来了更多可能性。
双孢蘑菇是世界上栽培最广、产量最大、消费最普遍的一种食用菌。但过去,研究界普遍认为,中国缺乏双孢蘑菇野生资源。省农科院的专家团队与四川省农科院合作,通过实地调查,首次在西藏、四川、青海等地发现了丰富的双孢蘑菇野生资源,证明中国是世界双孢蘑菇遗传多样性中心之一。
近年来,国家食用菌种质资源库(福建)持续上新。在武夷山,研究团队参与了为期3年的武夷山国家公园生物资源本底调查,发现了多形油囊蘑、诸犍老伞、细脚小蘑菇、武夷山小蘑菇等多个大型真菌新种。在青藏高原,他们收集到白肉灵芝、绣球菌、秀珍菇等珍贵的野生资源。
保种人
发现和收集食用菌种质资源,仅仅是第一步。
“我们分离出菌丝,在实验室中培养扩繁,通过出菇试验、基因组测序等手段,为资源精准画像。”曾辉说,能获得专属“身份证”、以菌种形态入驻种质资源库的菌株不一定是“三好学生”,可能是在抗逆性、产量、营养成分等方面天赋异禀的“特长生”,也可能是特立独行的潜力股。
在种质资源库,菌种保藏主要依靠低温条件,降低甚至停滞菌株代谢的速率。
其中,短期保藏是将菌丝接种到PDA试管内,置于2~4℃的冰箱中。试管中的培养基属于基本款,就像病人打葡萄糖点滴一样,只维持基本机能。一般而言,只要3~6个月,其中的营养物质便消耗殆尽。这时必须及时将菌丝接种到新的PDA试管中继代培养。工作量大、过程烦琐不说,多次转接还容易出现菌种品质衰退问题。
中期保藏可以大大减少转接频率,使用粪草等营养更丰富的发酵培养料。手中有粮,心中不慌,菌种保藏时间可有效延长至2~3年。
但存粮再多,也难免坐吃山空。有没有不需要投喂的保藏方式呢?液氮超低温保藏手段应运而生。液氮的温度为-196℃,在这样的条件下,菌种的生命被定格,新陈代谢停止,长期保藏成为可能。
“不过,菌种是很脆弱的,如果直接置于超低温环境中,很容易被冻伤。”曾辉说,解决方法有两个:添加甘油等防冻液或者梯度降温。
一开始,种质资源库采用的是土办法:用绳子系着装有菌种的容器,从液氮罐口逐步下放,直至完全浸入液氮之中。高度逐渐降低,温度也跟着下降。如此一来,便达到了梯度降温的目的,避免极速冷冻误伤菌种。假以时日,需要唤醒沉睡菌种时,则将其从液氮中捞出,迅速投入温水当中,让其慢慢苏醒。如今,种质资源库引进了自动化液氮梯度降温设备,让长期保藏变得更加便捷。
用种人
保护,是为了更好的利用。过去40多年间,国家食用菌种质资源库(福建)为我省乃至全国食用菌种业的创新,立下了汗马功劳。尤其值得一提的是双孢蘑菇功勋品种“As2796”。
双孢蘑菇早已是百姓餐桌上的常客。殊不知,在几十年前,一朵菇能换一个鸡蛋。福建是国内双孢蘑菇重点产区,但产品大多加工成罐头,用于出口创汇。即便是种植户,也只舍得吃一点菇角。究其原因,好品种稀缺——高产的不优质,优质的不高产。
为此,原轻工部委托福建省蘑菇菌种站(现福建省农科院食用菌研究所)牵头组建全国攻关组,开展育种研究。科研人员在广泛收集种质资源的基础上,率先利用分子标记辅助育种技术,破解了双孢蘑菇杂交育种世界难题。1990年问世的突破性品种“As2796”,首次解决了双孢蘑菇品种高产不优质、优质不高产、不耐粗放、适应性低等世界性难题。
作为我国首个具有自主知识产权的双孢蘑菇杂交品种,“As2796”一经推广便备受市场青睐,20多年长盛不衰,产量占据世界半壁江山。不过,随着工厂化栽培技术的推广,双孢蘑菇产业又对品种特性提出了新的需求,导致目前工厂化栽培所需要的品种大多需要进口。
如今,这一局面有望被打破。近年来,省农科院专家团队依托丰富的种质资源,在国家食用菌产业技术体系、福建省种业创新与产业化工程等项目支持下,选育出具有自主产权的双孢蘑菇工厂化新品种“福蘑78”。该品种不仅产量高、出菇层次好,抗病性和适应性强,商品性状好、优菇率高,还适合目前国内主流双孢蘑菇工厂化栽培的管理方式。目前,该品种已在多家企业实现了部分国产替代,有望成为新的主栽品种。
“没有种质资源,种业创新就成了无源之水。”曾辉说,国家食用菌种质资源库(福建)正在安全保存的基础上,加快种质资源共享步伐,为种业振兴提供原动力。
近年来,该种质资源库应用DNA指纹、MNP标记、基因组测序等技术,对库内菌株进行遗传多样性和亲缘关系系统评价,年均组配杂交组合万份以上,栽培评价杂交新菌株800株以上,创制了一批多元化创新种质材料。目前,共申报双孢蘑菇新品种权23项,已获授权11项;获国家和省级认定双孢蘑菇新品种8个,累计推广产值2000亿元以上。