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毛木耳育種與菌種擴繁技術研究進展

2023-12-20 07:01李小林楊學圳張小平
農(nóng)學學報 2023年10期
關鍵詞:原生質單核木耳

葉 雷,李小林,張 波,楊學圳,譚 偉,張小平

(1四川農(nóng)業(yè)大學資源學院,成都 611130;2四川省食用菌研究所,成都 610066)

0 引言

毛木耳(Auricularia cornea)為木耳屬(Auricularia)的大型真菌,主產(chǎn)亞洲,曾用學名A.polytricha和A.nigricans,俗稱耳子、大木耳、厚木耳、沙耳、豬耳等,產(chǎn)品名分為黃背木耳和白背木耳[1-3]。據(jù)中國食用菌協(xié)會統(tǒng)計,四川、山東、福建、河南等至少17 個省(自治區(qū)、直轄市)有毛木耳栽培,2021 年鮮產(chǎn)達220.69 萬t,以四川最高為85.72 萬t,中國已成為最大的毛木耳生產(chǎn)和消費國。毛木耳的栽培始于馴化,經(jīng)過了從段木到代料栽培的發(fā)展過程。中國毛木耳從段木栽培轉向利用農(nóng)林業(yè)副產(chǎn)物的代料栽培始于20世紀70年代末80年代初[4-5]。毛木耳栽培技術體系的進步,與適應性品種的催生相配套,一代代“蘑菇人”通過系統(tǒng)馴化選育、雜交育種、原生質體融合技術等技術手段育成系列高產(chǎn)優(yōu)質、高抗性、顏色各異的栽培品種,實現(xiàn)品種的更新迭代。形成了四川主栽黃背木耳‘上海1號’、‘781’、‘川琥珀木耳1號’等,福建主栽白背木耳‘漳耳43-28’和‘43012’等,江蘇主栽‘蘇毛3 號’,河南主栽黃背木耳‘951’、‘781’和‘豐毛6號’等的區(qū)域性分布格局。

優(yōu)良的品種決定了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展未來。近40 a的毛木耳育種工作中,形成了馴化(系統(tǒng))選育、雜交育種、誘變育種和分子育種等育種技術,并成為毛木耳新菌株選育主要手段,但鮮見關于毛木耳育種工作的總結報道。近年來,現(xiàn)代分子育種技術和新型育種設備高速發(fā)展,為毛木耳育種提供了新思路、新方法,因此有必要對毛木耳育種技術和菌種擴繁內容進行總結、回顧,對最新研究進展進行介紹。筆者基于國內毛木耳育種現(xiàn)狀,對毛木耳馴化(系統(tǒng))選育、單單雜交、單雙雜交、多孢雜(自)交、原生質體融合育種、誘變育種和分子育種等主要育種技術進行概述,提出毛木耳育種技術與菌種擴繁發(fā)展方向,供業(yè)內人員交流和討論。

1 毛木耳育種技術與新品種

1.1 馴化(系統(tǒng))選育

馴化(系統(tǒng))選育是毛木耳新菌株選育最常用和最傳統(tǒng)的方法,是一種從自然獲取優(yōu)良菌株的方法,一直沿用至今,是國內毛木耳人工栽培新菌株主要來源。馴化(系統(tǒng))選育出發(fā)菌株為野生菌株或人工栽培特異株,經(jīng)過菌株初篩、復篩、區(qū)域試驗和生產(chǎn)試驗,對典型株產(chǎn)量、品質和抗性等進行記錄,最終獲得親本來源和選育過程清楚、遺傳性狀穩(wěn)定、田間表現(xiàn)整齊一致優(yōu)良新菌株的過程[6]。目前該選育方法仍在食用菌育種中大規(guī)模應用。

中國木耳栽培大約始于7 世紀,李時珍《本草綱目》“木耳”條引甄權《唐本草》的記述:“煮漿粥安諸木上,以草復之,即生蕈爾”。古代稱木耳為“木栭”、“木菌”、“木蛾”,可能包括有黑木耳(A.heimuer)和毛木耳(A.cornea)2 個種,可見當時已認識到木耳的生活規(guī)律,發(fā)明了“原木自然引種法”[7-9]。毛木耳的人工栽培始于20 世紀70 年代末80 年代初[10](約1975 年),早期毛木耳的栽培菌株是野生馴化選育或引進[11-12]。在毛木耳產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期,科研工作者們開展了大量的引種、馴化、栽培、病蟲害防控等工作。育成‘紫木耳’[13]、‘乳白毛木耳’[14-15]、‘AP.4’[16]、‘Au897’[17]、白背毛木耳‘978’[18]、‘臺毛43’[17]、‘Au119’[19]、‘桂毛7號’[20]、‘申耳4號’[21]、‘申耳1號’[22]等系列新菌株或品種并開展了品種配套應用技術研究工作。

1.2 雜交育種

毛木耳為擔子菌,子實體成熟后會彈射孢子,一般36 h 后孢子萌發(fā)形成單核菌絲體[23],單核菌絲的形成為雜交育種提供了材料。雜交育種主要用于異宗結合食用菌,如毛木耳[23]、平菇[24]等,是將遺傳特性不同的單核體進行單單雜交、單雙雜交、多孢雜交、原生質體融合等,通過有性雜交(或人為介入)發(fā)生基因重新組合后,在雜交一代中篩選雜種優(yōu)勢(雜合子)的過程。毛木耳交配類型為四極性異宗結合[25],單核菌絲不能完成其生活史,2 種極性不同的單核菌絲間配對(雜交)產(chǎn)生雙核菌絲(具鎖狀聯(lián)合)才能完成其生殖過程(圖1)。雜交育種對毛木耳親本配對過程進行人為干預,其雜交類型一般可分為有性單核體雜交和無性單核體雜交,且根據(jù)親本遺傳距離關系,可進一步細分為自交、近交、異交、遠交等[26]。

1.2.1 單單雜交育種 單孢雜交是采用單孢分離或原生質體單核化獲得毛木耳單核菌絲體,再通過單核菌絲雜交配對組合獲得雜交子,并通過鎖狀聯(lián)合等確定異核體,經(jīng)出菇(耳)性鑒定具有出菇(耳)能力,遺傳區(qū)別于親本的新菌株,進一步進行熟料袋栽初篩、復篩和區(qū)域試驗,最終獲得優(yōu)良新菌株(表1)。孫華瑜[27]等介紹,Barnett在1937年應用單孢組合新技術證明同為木耳屬的黑木耳為單因子異宗交配系統(tǒng)。小松光雄等[28]通過白色毛木耳單核菌絲雜交試驗表明,白色毛木耳的顏色性狀是由基因決定的,通過與有色野生型菌株雜交,可產(chǎn)生有色子代。王波等[29]采用黃背木耳分別與‘781’、‘951’和‘243’單孢雜交,育成了‘毛木耳1號’、‘毛木耳4號’和‘毛木耳5號’。四川省食用菌研究所專家采用單孢雜交育成了經(jīng)全國食用菌品種認定委員會認定的品種(以下簡稱“國認品種”)‘川耳1號’、‘川耳7號’等。冀宏等[30]以江蘇豐縣的白背毛木耳‘豐2’為親本進行種內雜交(近交),證明毛木耳種內雜交可產(chǎn)生具結實能力的雜交后代。李婧[25]以毛木耳褐色菌株‘黃耳10號’、‘AU2’和白色菌株‘APW822’為親本,采用單孢雜交育種方法選育獲得產(chǎn)量高、抗性強、性狀優(yōu)良的‘AU55’菌株。巫鵬飛[31]以毛木耳變異菌株‘AP2010’及3 株白背毛木耳菌株(‘4328’、‘43012’和‘AP201’)為親本,進行單核菌株雜交育種,并結合RAPD分子標記和ISSR聚類分析等進行研究,獲得農(nóng)藝性狀較好的‘AP2010-4’和‘43012-12’菌株。袁濱等[32]采取單孢雜交育種技術,以福建‘43012’白背毛木耳和四川‘AP2010’毛木耳白色突變種為親本,選育出了高產(chǎn)優(yōu)質耐高溫的白背毛木耳新菌株‘雜10’。姚方杰等[33]以毛木耳栽培菌株ZP(淺褐色)和野生菌株YZ(白褐色)為親本,單單雜交最終得到5個深色的雜交新菌株,且耳片寬度、厚度和產(chǎn)量等性狀優(yōu)于親本。

表1 部分選育新品種

此外,國內較多學者采用單孢雜交技術選育出食用菌新品種。趙光輝[44]以草菇(Volvariella volvacea)‘V0045’、‘V0062’、‘V0073’、‘V0032’、‘V0053’為雜交親本,通過出菇試驗、RAPD和ISSR分子標記驗證6個草菇優(yōu)勢新菌株。張樹強[45]以引自江蘇高郵的雞腿菇(Coprinus comatus)‘特白36’和新疆阿拉爾的野生雞腿菇為親本,優(yōu)選得到3 株雜交雞腿菇新菌株。王波等[46]采用金針菇(Flammulina filiformis)單單雜交選育新品種。張敏等[47]以滑菇(Pholiota microspora)‘PN06’和‘PN08’為親本,育成雜交新菌株‘遼滑菇1號’。譚偉等[48]以‘姬菇258’和‘金鳳2-1’為親本,選育出了4 個雜交姬菇新菌株。林鋒[49]以3 株草菇高產(chǎn)菌株和耐低溫菌株‘VH3’為親本,通過單孢雜交技術并結合RAPD 技術,選育出了草菇耐低溫的高產(chǎn)優(yōu)良菌株‘VV093’。王艷[50]以灰樹花(Grifola frondosa)野生菌株‘梯灰1 號’和栽培品種‘慶灰151’為親本,各取10 個孢子單核體進行單單雜交,通過對雜交菌株平板拮抗試驗和菌絲鎖狀聯(lián)合觀察,初篩出65 個雜交子,并通過出菇試驗、ISSR 和SRAP 分子標記鑒定,獲得了7 個雜交新菌株。目前,單單雜交選育新品種技術已經(jīng)非常成熟,已大量使用并成為毛木耳雜交育種首選方法。

1.2.2 單雙雜交育種 單雙雜交育種是將親本單核菌絲體與雙核菌絲體轉接至同一培養(yǎng)基上進行雜交選育新菌株的方法。關于毛木耳采用單雙雜交選育優(yōu)良菌株的研究幾乎未見報道。但有學者采用單雙雜交系統(tǒng)成功選育出香菇(Lentinus edodes)優(yōu)良菌株(‘D100FP’和‘D97FP’)[51],育成四川栽培面積最大的黃色金針菇‘川金3號’[52]、白色金針菇單雙雜交子‘F374506’[53]、滑子菇‘丹滑16 號’[54],以及糙皮側耳[55]和黑木耳[56]優(yōu)良雜交子菌株。

1.2.3 多孢雜(自)交育種 多孢雜(自)交是將(不)同親本多孢子混合物放置在同一培養(yǎng)基上培養(yǎng),后挑取單菌落菌株進行鎖狀聯(lián)合觀察,再與其他挑取菌株和親本進行拮抗,最終通過出菇試驗獲得優(yōu)良菌株的方法。多孢自交本質上是一種單單自交。賀建超等[57]將毛木耳‘C14’和黑木耳‘C21’進行多孢雜交,結果獲得6株與親本具有明顯拮抗效應的子代且產(chǎn)量和抗逆性明顯高于黑木耳親本。李婧[25]對毛木耳F1雜交種和F2多孢自交分離種進行遺傳多樣性分析,表明F1雜交種的組織分離種遺傳穩(wěn)定性高于F2多孢分離種。任梓銘[58]以毛木耳‘MZP01’(紅褐色)和毛木耳‘MZP03’(白色變異株)為親本進行多孢雜交,結果選育獲得‘MZF02’與‘MZF05’2個菌株用于復篩。

1.2.4 原生質體融合育種1967 年Strunk 等首次分離并觀察到擔子菌原生質體自發(fā)融合[59]。Devriers 等對裂褶菌(Schizophyllum commune)原生質體的分離成功,開啟了原生質體(單核或雙核)融合育種技術在食用菌研究領域的應用,約在20世紀80年代中后期達到研究高峰[60]。應用原生質體融合技術已實現(xiàn)食用菌科、屬和種間原生質體的融合,克服物種間不親和性,獲得遠緣融合新菌株。該技術屬細胞工程育種新技術領域,關鍵技術環(huán)節(jié)在于原生質體的形成、融合、再生及融合子的獲得。羅信昌[61]、肖在勤等[62]、彭衛(wèi)紅等[63-65]、王波等[66-67]、邱敦蓮等[68]、鄭林用等[69]、孫露等[70]、錢可晴等[71]對毛木耳、金針菇、鳳尾菇、茯苓、靈芝(Ganoderma lingzhi)、長根菇、雞樅菌、草菇、雙孢蘑菇(Agaricus bisporus)和茶樹菇(Agrocybe aegerita)等親本原生質體的制備、再生條件以及細胞融合、融合核分裂等內容進行了研究。汪麟[72-73]采用黑木耳和毛木耳原生質體融合技術,育成了種間雜交黑木耳新品種‘冀雜2 號’和‘冀雜3 號’,李育岳等[74]進一步進行菌株特性研究,表明雜交菌株遺傳穩(wěn)定,在耐熱性、抗霉性、產(chǎn)量和商品性等方面優(yōu)勢明顯。1999年,四川省食用菌研究所專家研究成果“應用細胞融合技術選育食用菌優(yōu)良新品種”獲國家技術發(fā)明二等獎,突破了融合核分裂技術,解決了食用菌遠緣融合異核體遺傳不穩(wěn)定、核配菌株形成子實體難的世界性難題[60]。賀建超等[75]獲得黑木耳‘C22’熱滅活和毛木耳‘C16’紫外滅活原生質體融合優(yōu)良菌株。彭衛(wèi)紅[76]以毛木耳‘恒達2號’為親本制備雙核原生質體,在同一親本再生菌株中性狀差異較大,且獲得與親本產(chǎn)量相當?shù)摹?3-1’菌株,進一步與野生木耳單核原生質體雜交育成了國認品種‘川耳10 號’。近年來,關于毛木耳原生質體融合育種的研究鮮見報道。

此外,鄭林用等[69]將金針菇和鳳尾菇具鎖狀聯(lián)合的菌絲制備原生質體后進行科間融合育種育成‘金鳳2-1’。譚琦等[77]以香菇‘Le1’”和野生種0426 為親本,單核原生質體雜交育成‘申香8號’。彭衛(wèi)紅等[78]應用原生質體不對稱融合方法,篩選到金針菇白色優(yōu)良菌株‘金白1 號’和‘金白2 號’。甘炳成等[79]以香菇單核原生質體進行雜交,篩選獲得了優(yōu)良菌株‘JW1’和‘JW3’。楊珊[80]獲得了猴頭菌(Hericium erinaceus)原生質體制備及再生最佳條件,以‘0605’和‘刺長’猴頭菌株為親本,采用單核體雜交和原生質體融合育種技術,并通過對融合子和雜合子的篩選、鑒定及出菇試驗,對子實體活性物質積累、營養(yǎng)成分及農(nóng)藝指標觀測,獲得了優(yōu)良猴頭菇菌株新材料。張鵬[81]以杏鮑菇(Pleurotus eryngii)和秀珍菇(Pleurotus geesteranus)為原生質體融合親本,經(jīng)高溫滅活后利用聚乙二醇(PEG)誘導融合,并觀察鎖狀聯(lián)合、拮抗現(xiàn)象,結合RAPD、SRAP、ISSR 及SCAR 分子標記技術進行融合子鑒定、遺傳分析,最終獲得秀珍菇融合子‘R1-16’。張亞嬌[82]將白靈菇(Pleurotus nebrodensis)與杏鮑菇進行遠緣雜交,得到了杏白靈雙向核遷移雜交子菌株。謝寶貴利用杏鮑菇和白靈菇雜交,育成了具有杏鮑菇特性的‘杏白030’和‘杏白081’等雜交新菌株[83]。此外,還獲得了白靈菇原生質體制備和再生最佳條件,并采用原生質體再生無性系及其紫外誘變育種技術,并經(jīng)RAPD 驗證,篩選到經(jīng)紫外照射10 s 的優(yōu)良變異菌株‘10s n29’[82]。綜上,原生質體融合育種技術在食用菌育種領域應用具有開拓性,在多種菌類育種上是行之有效的,實現(xiàn)了細胞間遠緣融合(雜交),可獲得雙親優(yōu)勢互補新菌株或不育株,在食用菌遺傳育種中具有重要意義。

1.3 誘變育種

誘變育種是人為采用物理、化學誘變劑等直接或間接地誘發(fā)出發(fā)菌株DNA堿基發(fā)生可遺傳突變(堿基錯配、點突變等),使遺傳特性發(fā)生變化,再從突變體中篩選新菌株的過程。毛木耳的誘變育種鮮見報道。

物理誘變中,傳統(tǒng)的誘變劑方法是采用紫外線、輻射等,但隨著生物技術的發(fā)展,近年常壓室溫等離子體(atmospheric room temperature plasma,ARTP)作為新型物理誘變方法,在菌類育種中具有較多應用。在毛木耳傳統(tǒng)物理誘變中,誘變體可從單(雙)核菌絲體、原生質體、孢子等獲得,結合其他雜交育種技術進行新菌株選育。陳文良[84]將大木耳孢子液經(jīng)紫外線誘變(15 W,30 cm 處),育成‘北京大木耳’。楊新美等采用60Co 射線輻射誘變光木耳和琥珀木耳獲得9 株營養(yǎng)缺陷型單核菌株。在ARTP 誘變育種中,目前僅見劉微[43]以‘毛木耳3 號’為出發(fā)菌株,采取ARTP誘變儀進行物理誘變育種,在316株雜合菌株中初篩獲得26株與出發(fā)菌株有明顯拮抗現(xiàn)象的突變株,再經(jīng)復篩、ISSR 分子標記和栽培研究,育成毛木耳新菌株‘新河大SL205’。據(jù)介紹,該菌株可有效利用黑木耳菌糠,生物學效率達126.29%。作為新興誘變育種技術,ARTP 在滑子菇[85]、靈芝[86]、北蟲草[87]、花臉香蘑[88]和草菇[89]等菌類育種中快速應用,成效顯著。相信在接下來的5~10 a,ARTP 在毛木耳育種中將發(fā)揮更大作用。

1.4 分子育種

分子育種包括分子標記輔助育種(marker-assisted breeding,MAB)、基因工程育種、基因編輯和分子設計育種、全基因組選擇(genomic selection,GS)等,具有快速、準確、抗干擾強的優(yōu)點。與大作物相比菌類作物的分子育種起步較晚,但近年取得了一定成效,特別是分子標記輔助育種的應用。

分子標記輔助育種將傳統(tǒng)育種技術與現(xiàn)代分子技術相結合,利用分子標記與特定效應基因或性狀(耳片顏色、菌絲生長速度、產(chǎn)量等)基因緊密連鎖,從而通過檢測分子標記而準確鑒別不同后代個體基因型[90]。較廣泛應用的標記有隨機擴增多態(tài)性(RAPD)、相關序列擴增多態(tài)性(SRAP)、內部簡單重復序列(ISSR)、SSR、目標區(qū)域擴增多態(tài)性(TRAP)、特征序列擴增區(qū)域標記(SCRA)以及第三代分子遺傳標記(SNP)[91]。選擇合適的分子標記才能構建高質量遺傳連鎖圖譜。盧興潮[92]基于毛木耳雜交菌株‘APM2-16’的123 個孢子單核體后代作為作圖群體,構建轉錄組ESTs 分子標記遺傳連鎖圖譜,并定位了菌絲體生長速度相關的QTLs,周雁等[93]對該菌株開發(fā)了系列基因內分子標記SSR、SCAR、CAPs、InDel 等,選用373 對InDel 引物對親本單核體間群體基因型分型和多態(tài)性分析,獲得了一張由14個連鎖群組成,含有160個基因內標記的毛木耳遺傳圖譜。黃蓉梅等[94]對毛木耳‘43012H’白色突變體耳片顏色相關SNP 標記開發(fā),獲得SNP1(AC_B 特有)和SNP2(AC_W 特有)用于區(qū)分褐色(正常)和純白色(突變)耳片性狀。崔瑋潔等[95]獲得了玉木耳原生質體制備最佳條件,并以玉木耳單核全基因組為參考,對雙核重測序基因組進行分析,發(fā)現(xiàn)1432175 個SNPs 和251663 個InDel 位點。Jia 等[96]發(fā)現(xiàn)蛋白磷酸酶2A 調控亞基(PP2A)和多聚泛素(UBQ)是毛木耳中一組可用的內控基因,可用于該物種未來的分析。黃藝寧[97]聯(lián)合RAPD、ISSR分子標記對10個毛木耳菌株進行了鑒定和遺傳多樣性分析,為育種親本選擇奠定了基礎。

關于毛木耳基因工程育種(轉基因)、基因編輯、分子設計育種和GS方面研究幾乎未見報道。關于重要功能基因的分離和克隆研究鮮見報道,且得到的功能基因大多仍處于功能研究階段,育種實踐中還未應用。賈定洪等[98]構建了毛木耳農(nóng)桿菌介導轉化的Mfcsg、Hpt潮霉素B抗性基因表達載體,為毛木耳多功能纖維素酶基因Mfc轉化研究奠定基礎。蘇文英等[99]對玉木耳Cupredoxin 超家族基因Aclac漆酶基因(cDNA序列長度1734 bp)進行克隆及原核表達,為該基因在玉木耳生長過程中的表達及菌株遺傳改良研究奠定基礎。GS 策略由Meuwissen 等[100]在2001 年提出,是通過高密度分子標記,覆蓋全基因組分子標記數(shù)據(jù)或單倍型數(shù)據(jù)和每個樣本的表型數(shù)據(jù)來建立預測模型,估計每個標記的遺傳效應,進而在后續(xù)的育種中預測個體的全基因組育種值(genomic estimated breeding value,GEBV),以此來進行高效選擇育種的新方法。目前還未見該技術在毛木耳育種中的應用,可能是受測序成本、測序方法、數(shù)據(jù)處理慢(計算機配置要求高)、芯片技術、個體分型費用及分型準確性不高等因素限制。相信隨著分子生物學技術的進步、成本的降低,基因編輯CRISPR/Cas9、GS 等新育種技術將在毛木耳分子育種中逐步應用,并取得顯著成效。

2 毛木耳菌種擴繁技術研究

優(yōu)良的菌株配套合適的擴繁方法才能發(fā)揮品種最大效力。毛木耳菌種擴繁分固體和液體培養(yǎng)。限于毛木耳特殊種性(中高溫出菇、需氧量大、生育期長等),液體菌種對設備要求高、投資大、技術要求高等原因,毛木耳工廠化液體菌種生產(chǎn)沒有得到大面積應用,實踐中仍以固體菌種擴繁為主。

2.1 固體菌種擴繁研究

毛木耳固體菌種采用人工合成培養(yǎng)基或原木進行菌株培養(yǎng),具有運輸方便、雜菌污染易觀察、儲存時間長的優(yōu)點,一般擴繁三級。一級種培養(yǎng)基多用PDA或改良PDA 進行擴繁。黃藝寧等[101]報道了白背木耳較佳碳源為葡萄糖和蔗糖,較佳氮源為蛋白胨,且獲得了生產(chǎn)建議改良PDA配方(馬鈴薯200 g/L、葡萄糖5 g/L、蔗糖15 g/L、瓊脂20 g/L)。此外,馬鈴薯葡萄糖瓊脂綜合培養(yǎng)基、蛋白胨加富PDA 培養(yǎng)基(蛋白胨2 g、葡萄糖20 g、K2HPO41 g、KH2PO40.5 g、MgSO40.5 g、VB10.5 mg,水1 L)等均可用于一級菌種的培養(yǎng)[102]。二級和三級種多采用天然產(chǎn)物合成培養(yǎng)基,木粒、枝條[103]等原木進行擴繁。如‘臺毛1 號’[104]用36%桑枝屑、36%棉籽殼、18%桉樹木屑、7%麩皮、2%石灰、1%石膏。白背木耳‘43-28’[105]用棉籽殼30%、木屑50%、麥皮18%、石灰1%、碳酸鈣1%。黃背木耳用棉籽殼46%、玉米芯14%、米糠18%、木屑14%、玉米粉3%、石灰3%、石膏1%和白糖1%。陳麗新等[106]基于廣西桑枝屑、桉樹屑和棉籽殼原料,獲得4個質優(yōu)價廉的毛木耳菌種擴繁配方。譚偉等[34]對二級和三級菌種擴繁原料選擇、滅菌、接種和發(fā)菌關鍵環(huán)節(jié)進行了技術總結。近年來,四川為解決接種效率低、勞動強度大、接種技術人員老齡化等問題,研發(fā)了塑料袋(瓶)裝菌種、扣蓋菌種、木粒菌種及配套料袋封口裝置,并通過“科研單位+龍頭企業(yè)+協(xié)會+農(nóng)場(專合社)+農(nóng)戶”的聯(lián)動模式取得了較好的應用效果。

2.2 液體菌種擴繁研究

毛木耳液體菌種具菌絲萌發(fā)快、制種周期短的特點。主要研究內容集中在液體配方、培養(yǎng)條件(溫度、轉速、通氣速率、三角瓶或發(fā)酵罐裝液量、培養(yǎng)時間等)、菌種擴繁技術及液體發(fā)酵菌絲體功能活性研究[107]等方面。1986 年吳自強等[108]就將毛木耳液體菌種應用于稻草培養(yǎng)基接種,表現(xiàn)出菌絲長速快、污染率低和單產(chǎn)高的優(yōu)點。高峰等[109]獲得黃背木耳液體配方(葡萄糖3%、麥麩10%、MgSO4·7H2O 0.02%、KH2PO40.1%),且認為液體菌種比固體菌種成本低、發(fā)菌速度快。唐業(yè)剛[110]獲得了毛木耳‘988’三角瓶液體發(fā)酵培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件(馬鈴薯20%,蔗糖2%,玉米粉1.5%,蛋白胨0.6%,KH2PO40.1%,MgSO4·7H2O 0.02%。溫度25℃,轉速160 r/min)。劉孝利等[111]獲得玉木耳最佳液體培養(yǎng)基配方(豆粉和玉米粉各2.5 kg,蔗糖和葡萄糖各5.5 kg,KH2PO41.0 kg,MgSO40.5 kg),按濃度2%~2.5%配制培養(yǎng)基,23℃培養(yǎng)96 h 時干菌絲量達0.85 g/100 mL,但沒有對轉速和通氣速率進行介紹。劉敏等[112]獲得白背毛木耳‘川耳1 號’液體培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件(馬鈴薯20%、葡萄糖2%、酵母粉1.5%、MgSO4·7H2O 0.1%、KH2PO40.2%,溫度25℃,轉速180 r/min)。葉雷等[6,41,113]育成液體優(yōu)良菌株‘昊陽黃背1 號’、‘昊陽黃背2 號’,并依托主產(chǎn)區(qū)龍頭企業(yè)開展液體菌種生產(chǎn)應用[114]。隨著中國種業(yè)振興計劃的實施,液體菌種在菌種(棒)集約化生產(chǎn)中將得到進一步應用。

3 毛木耳育種技術與菌種擴繁發(fā)展方向探討

3.1 毛木耳的雜交育種工作深入發(fā)展

在毛木耳長期育種發(fā)展史中,馴化(系統(tǒng))選育、雜交選育是最成熟常用的育種手段。雜交選育可獲得雙親優(yōu)勢互補的雜種優(yōu)勢后代,成為較多科技人員開展毛木耳菌株新材料創(chuàng)制的首選方案。在雜交育種技術領域仍然有較多科學問題需要回答[26],未來研究中高效、準確的從雜交后代定向預測獲得目標典型菌株,減少育種工作量和提高育種效率,將分子標記輔助育種、基因編輯等分子育種技術結合進來,開展全基因組學選擇,將促進雜交育種工作深入發(fā)展。

3.2 現(xiàn)代高效育種技術得到快速應用

近年,ARTP、GS、CRISPR/Cas9 和MAB 等現(xiàn)代高效育種技術在金針菇[115]、雙孢蘑菇、草菇[116]、茶樹菇[117]等育種領域得到快速應用,取得一定成效,但在毛木耳研究領域鮮見報道。毛木耳基因組、極性、功能基因挖掘、系統(tǒng)發(fā)育、配子體雜交、重要性狀分子標記等育種相關基礎研究已取得一定成效且處于發(fā)展階段,現(xiàn)代高效育種技術的發(fā)展應用為毛木耳育種技術進步帶來了前所未有的發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)。

3.3 毛木耳商業(yè)化育種得到積極倡導

育種工作是理論與實踐的結合。毛木耳主要依托科研單位科技人員開展新品種選育示范工作,由于缺乏對市場的調研,育種者選育目標往往具有盲目性、隨意性,科技成果轉化率普遍不高,市場突破性品種缺乏。開展毛木耳商業(yè)化育種[118],能實現(xiàn)育種者以市場、經(jīng)濟、價值等問題為導向,育種目標與市場需求完美契合,菌株知識產(chǎn)權得到及時保護,市場開放獲取資源,符合國家種業(yè)發(fā)展需求,應大力倡導。

3.4 毛木耳菌種“育繁推”體系逐步成熟

國內毛木耳菌種生產(chǎn)仍以傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)式生產(chǎn)為主,但菌種的現(xiàn)代化、標準化、專業(yè)化生產(chǎn)是必然。有研究顯示,毛木耳菌種產(chǎn)業(yè)鏈普遍存在種源復雜(同物異名)、菌株權益維護難、越級生產(chǎn)、設備設施落后、菌種質量參差不齊(無標準)、菌種檢驗不合格、管理不規(guī)范和缺乏資質企業(yè)牽頭制種的問題[119-122],不利于毛木耳產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。近年曲靖種業(yè)走上“育繁推一體化”[123],貴州食用菌打造“育繁推”體系實現(xiàn)種業(yè)創(chuàng)新[124],彌補了菌種產(chǎn)業(yè)鏈不足。2022 年,四川在毛木耳“育繁推”一體化良種繁育基地建設方面已取得成效,實現(xiàn)20 余萬瓶原種、40 余萬瓶栽培種的集中繁育和300 余萬料袋集中制袋和滅菌。在《中華人民共和國種子法(2022修訂版)》和種業(yè)振興行動方案的指導下,菌種“育繁推”一體的產(chǎn)業(yè)體系和生產(chǎn)主體將得到大力培育,更好地滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。

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