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高雄山虫草生物学特性及人工驯化条件优化

Biological characteristics of Cordyceps tenuipes and the optimization of artificially domesticated conditions

YANG Shuang-Shang ,1,2, LIN Qun-Ying3, ZHU Li-Na2, BAO Da-Peng2, CHEN Ming-Jie2, LI Chuan-Hua , ,2,*

1. Food Institute, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China

2. National Engineering Research Center of Edible Fungi; Key Laboratory of Applied Mycological Resources and Utilization, Ministry of Agriculture; Shanghai Key Laboratory of Agricultural Genetics and Breeding; Institute of Edible Fungi, Shanghai Academy of Agricultural Sciences, Shanghai 201403, China

3. Nanjing Institute of Comprehensive Utilization of Wild Plants, Nanjing, Jiangsu 210042, China

摘要

高雄山虫草Cordyceps tenuipes是一种重要的珍稀野生虫草,无性型为细脚棒束孢Isaria tenuipes。对采集的野生无性型高雄山虫草生物学特性进行了研究,采用小麦和大米为栽培基质,通过添加不同营养成分进行人工驯化和栽培条件优化,对后续提高其孢梗束产量和商业化栽培具有重要意义。试验结果表明,该虫草菌丝在固体和液体培养条件下生长所需的最佳营养组成一致,通过单因素和多因素正交试验得出菌丝在固体和液体条件下生长的最佳培养基配方为蔗糖30g/L、酵母粉15g/L、磷酸二氢钾2g/L、七水硫酸镁2g/L,最佳培养条件为温度25℃,pH 7。以小麦为培养基栽培的孢梗束生物学效率介于(45.750±6.062)%-(67.820±6.018)%,总体优于大米培养基(23.410±5.242)%-(36.880±8.812)%。以添加蚕蛹粉的小麦培养基栽培的孢梗束生物转化率最高,达67.820%,高于已有的报道。通过生物学特性分析和人工驯化条件的优化,为高雄山虫草的规模化人工栽培提供参考。

关键词:无性型;碳源;氮源;正交试验;培养

本文引用格式

杨双双, 林群英, 朱丽娜, 鲍大鹏, 陈明杰, 李传华. 高雄山虫草生物学特性及人工驯化条件优化. 菌物学报[J], 2021, 40(6): 1480-1497 doi:10.13346/j.mycosystema.200363

YANG Shuang-Shang, LIN Qun-Ying, ZHU Li-Na, BAO Da-Peng, CHEN Ming-Jie, LI Chuan-Hua. Biological characteristics of Cordyceps tenuipes and the optimization of artificially domesticated conditions . Mycosystema[J], 2021, 40(6): 1480-1497 doi:10.13346/j.mycosystema.200363

虫草是寄生于昆虫、少数真菌和植物体上的一类真菌,是广义虫草属Cordyceps s.l.真菌的总称,是具有营养、保健和医疗功效的宝贵生物资源(董彩虹等 2016)。目前虫草主要分布在麦角菌科Clavicipitaceae、虫草科Cordycipitaceae和线虫草科Ophiocordycipitaceae 3个科20余属中(Sung et al. 2007 ;Kepler et al. 2013 ;Quandt et al. 2014 ),粗略统计目前全球已报道或记录的虫草种类有1 300多种( http://www.Indexfungorum.org/2020),中国已报道的虫草属种类至少有150种(宋斌等 2006;周春影 2014),且近年不断有新种或新记录种被发现,如兰坪线虫草Ophiocordyceps lanpingensisHong Yu, et al.(Chen et al. 2013 )、宁夏虫草Cordyceps ningxiaensisT. Bau & J.Q. Yan( Yan & Bau 2015)、分枝线虫草Oc.ramosissimumT.C. Wen, et al.(Wen et al. 2014 )、施秉异虫草Metacordyceps shibinensis T.C. Wen, et al.(Wen et al. 2015 )、高原线虫草Oc.highlandensis Zhu L. Yang & J. Qin( Yang et al. 2015 )、Oc.tettigoniaeT.C. Wen, et al.(Wen et al. 2016 )、红蚁线虫草Oc.myrmicarumD.R. Simmons & Groden( Yu et al. 2017 )、Oc.ponerusX. Zou & Y.F. Han( Qu et al. 2018 )、Oc.unituberculataH. Yuet al.(Wang et al. 2018 )、青城虫草C. qingchengensisL.S. Zha & T.C. Wen( Zhaet al. 2019 )和印江虫草C. yinjiangensisY.P. Li, et al. (Liet al. 2020 )等。前期部分研究表明,多数虫草具有药用和保健作用(戴玉成和杨祝良 2008;Sheu et al. 2018 ;秦文平等 2019;Wu et al. 2019 ;张瑞华 2020)。

驯化的虫草中,高雄山虫草被关注相对较少,研究也不深入。高雄山虫草又称淡黄鳞蛹虫草,属子囊菌门Ascomycota、粪壳菌纲Sordariomycetes、肉座菌目Hypocreales、虫草科Cordycipitaceae、虫草属Cordyceps(Kobayasi 1941),其无性型为细脚棒束孢Isaria tenuipesPeck,与细脚棒束孢同物异名的还有细脚拟青霉Paecilomyces tenuipes (Peck) Samson、日本棒束孢、大孢虫花、日本虫花和雪花虫草I.japonica Yasuda等(Nam et al. 2001 ;梁建东等 2018),其有性型(C.takaomontanaYakush. & Kumaz.)最早在日本被描述( Kobayasi 1941),该虫草无性型或有性型形态在俄罗斯、刚果、哥伦比亚、韩国、墨西哥等国也有分布(Pérez-Villamareset al. 2017 ),且广泛分布于我国南方各省山区、丘陵地带(Liang et al. 2003 )。高雄山虫草具有重要的保健价值,含有多糖、多肽、生物碱、有机酸类和微量元素等活性成分(陈祝安和陈召南 1990),具有降血糖、抗肿瘤、抗菌、抗抑郁、抗氧化、抗衰老、降血脂、调节免疫等功能(Ahn et al. 2007 ;Sapkota et al. 2011 ;Liu et al. 2017 ;Choi et al. 2019 ;Li et al. 2019 ),是一种具有极大开发和利用价值的虫草。目前该种虫草在日本和韩国作为“新型冬虫夏草”——雪花虫草已不断推出各种产品,除了市场上常规的饮料、茶、胶囊等产品外,还有子实体浸出物或粉剂等与其他有益原料组合制作的新产品(Lee et al. 2006 ;Xu et al. 2006 ;韩燕峰等 2011,2012)。

目前,我国对高雄山虫草的人工驯化栽培研究还处于初级阶段。陈祝安和陈召南(1990)对分离自粉蝶蛹上的细脚拟青霉进行了首次人工栽培研究,认为麸皮、玉米面和谷糠2:1:1的配比适合作为该种的栽培配方。韩燕峰等(2012)利用小麦粒为培养基进行搔菌研究,发现搔菌后棒束孢的产量(0.33±0.01)g和生物学效率(2.2±0.01)%明显好于未搔菌组的产量(0.12±0.01)g和生物学效率(0.7±0.01)%。梁建东等(2013)利用注射家蚕接种法研究了温度、光照对高雄山虫草子实体的影响,发现15℃时有利于子实体的形成,高于30℃则不能形成子实体;光照强度在140-160lx下,最有利于子实体干物质的积累,红光会抑制子实体干物质的积累,白光比其他色光更有利于子实体长度的增加。张清洋等(2014)研究了野生大孢虫花生物学特性,初步筛选了碳氮源和pH等。刘慧娟等(2013)测定的高雄山虫草液体栽培干孢梗束产量为2.5g/L。但上述各研究多停留于实验室阶段,生物学效率较低,目前国内未有高雄山虫草的大规模人工栽培报道。为提高人工栽培高雄山虫草孢梗束的生物量及生物学效率,本研究利用固体和液体培养基对采集自野外的无性型高雄山虫草菌丝体进行驯化和栽培条件的优化研究,成功栽培出高雄山虫草孢梗束,并初步优化了栽培条件,对规模化栽培或商业化应用具有一定的参考价值。

1 材料与方法

1.1 菌株和培养基

1.1.1 菌株:野生高雄山虫草孢梗束采集自安徽省黄山市黄山风景区悬崖壁上苔藓丛中,海拔431m,北纬30°08ʹ36.02″,东经118°06ʹ46.14″,24-V-2018,标本号:李传华SIEF2018HSCC001(图1)。以野生孢梗束为材料经组织分离获得菌种,菌种编号:SIEFLCH2018HSCC001。

图1

图1  野生高雄山虫草无性型

Fig. 1  Wild coremia of Cordyceps tenuipes.


1.1.2 培养基:PDA培养基:马铃薯200g,葡萄糖20g,琼脂20g,加蒸馏水定容至1 000mL。基础培养基:葡萄糖30g,蛋白胨10g,七水硫酸镁1g,磷酸二氢钾1g,维生素B1 10mg,加蒸馏水定容至1 000mL(固体培养基加琼脂20g/L)。栽培培养基:每瓶(7cm×11cm)大米/小麦干重20g。营养液配方:葡萄糖5g,蛋白胨10g,七水硫酸镁1g,磷酸二氢钾1g,维生素B1 10mg,加蒸馏水定容至1 000mL。

1.2 方法

1.2.1 温度试验:固体培养采用PDA平板(90mm)培养,液体培养采用装有PDB培养基的三角瓶(250mL)培养,温度梯度分别为15、18、20、23、25、28和30℃,pH自然,每个温度梯度试验设置5个重复。平板固体培养采用十字划线法测量菌落半径计算菌丝日均生长速度,平皿中央接种1块直径5mm的菌块,每隔5d标记1次菌落半径,培养15d后测量菌落半径,计算菌丝生长速度;液体培养称量烘干的菌丝球干重用以测量生物量,每个三角瓶装液量100mL,接种量为10mL/L,转速150r/min,培养6d后观察菌丝体形态,用8层砂芯滤纸过滤液体培养基得菌丝球,用无菌水冲洗3遍后于50℃烘箱中烘至恒重,称量。

1.2.2 pH试验:采用10%的氢氧化钠和10%的盐酸在超净工作台中调节灭菌后的培养基,用pH计(Horiba,LAQUAtwin-pH-22)测量培养基的pH分别为5、6、7、8、9、10和11,每个pH设置5个重复,于25℃恒温培养箱和摇床培养。记录和观察方法同1.2.1。

1.2.3 碳源试验:在基础培养基的基础上,碳源分别选用葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、果糖和乳糖各30g,以不加碳源为对照,其他营养成分不变,pH自然,分为固体和液体两种培养方式,培养温度25℃,每个处理设置5个重复。记录和观察方法同1.2.1。

1.2.4 氮源试验:在基础培养基的基础上,氮源分别选用酵母粉、蛋白胨、牛肉膏、硫酸铵和尿素各10g,以不加氮源为对照,其他营养成分不变,pH自然,分为固体和液体两种培养方式,培养温度25℃,每个处理设置5个重复。记录和观察方法同1.2.1。

1.2.5 正交试验:为进一步优化高雄山虫草菌丝生长的最适培养基,在基础培养基和单因素试验结果的基础上进行优化试验,采用L9(34)正交表设计试验,各因子见表1。记录和观察方法同1.2.1。

表1  试验因子及水平表

Table 1  Factors and levels in the orthogonal experiment for culture media

水平
Level A蔗糖
Sucrose
(g/L) B酵母粉
Yeast extract
(g/L) C无机盐
Inorganic salts
(g/L) 12050230102340154

注:无机盐为1:1的KH2PO4和 MgSO4·7H2O

Note: The ratio of KH2PO4and MgSO4·7H2O is 1:1.

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1.3 驯化和栽培

1.3.1 栽培料配制:每个栽培瓶(7cm×11cm)加入干大米或小麦20g,营养液30mL。营养料分别选用蚕蛹粉、黄豆粉、全脂奶粉(每瓶0.3g),以不加营养料为对照,每组设10个重复,121℃灭菌20min。灭菌冷却至常温后于超净工作台中每瓶加入液体菌种20mL。

1.3.2 发菌、转色及出菇管理:接种后栽培瓶于25℃恒温培养箱中避光培养。6-8d后待菌丝长满整个培养基调节空气湿度为90%,每天光照12h(2 000lx),并进行1-2d 5℃温差(18-23℃)刺激,其他条件不变。当培养基表面出现淡黄色原基,增加通风量,直至大量原基产生,温度调节为20℃恒温培养至孢梗束长至瓶肩高度,即可采摘。

1.4 数据处理

利用Microsoft Excel 2010和SPSS 21.0软件进行数据处理和差异显著性分析,实验结果以平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 生物学特性研究

2.1.1 温度试验:温度对固体和液体培养基培养高雄山虫草菌丝生长的影响一致。固体培养时,25℃时菌丝生长速度最快,其他温度由快至慢依次为28℃、23℃、20℃、30℃、18℃和15℃。液体培养基时,25℃时菌丝球细小、均匀,干重最大,其他温度依次是28℃、23℃、20℃、30℃、18℃和15℃。因此,高雄山虫草菌丝最适培养温度为25℃(图2、图3)。

图2

图2  温度对高雄山虫草菌落生长的影响

Fig. 2  Effects of temperature on the colony of Cordyceps tenuipes.


图3

图3  温度对高雄山虫草菌丝体生长的影响

不同小写字母表示在P<0.05水平上差异显著,下同

Fig. 3  Effects of temperature on mycelial growth of Cordyceps tenuipes.

Different lowercase letters indicate statistically significant (P<0.05). The same below.


2.1.2 pH试验:高雄山虫草菌丝对pH适应范围广,pH 5-11时都可生长(图4,图5),且pH在固体和液体培养时对菌丝生长影响一致。固体培养时,pH 7时菌丝生长速度最快,菌丝洁白、浓密;其次依次是pH 6、8、5、9、10和11。液体pH培养基试验结果与固体pH培养基得到的结果一致,且随着pH增加,发酵液颜色逐渐变深;同时菌丝球干重与pH变化时菌丝生长速度快慢一致(图5),最重时pH 7,其次依次为pH 6、8、5、9、10和11。综合两种pH实验结果,可判定高雄山虫草最适pH为7,此时固体培养基中菌丝生长速度为0.167cm/d,液体培养基菌丝球干重为14.318g/L。

图4

图4  pH对高雄山虫草菌落生长的影响

Fig. 4  Effects of pH on the colony of Cordyceps tenuipes.


图5

图5  pH对高雄山虫草菌丝体生长的影响

Fig. 5  Effects of pH on mycelial growth of Cordyceps tenuipes.


2.1.3 碳源试验:高雄山虫草在固体和液体不同碳源培养基中生长差异都较为明显。固体培养基时,葡萄糖、蔗糖和麦芽糖为碳源时菌丝生长快,菌丝粗壮、浓密、洁白;果糖为碳源时菌丝浓密,但生长速度一般;乳糖为碳源时菌丝生长较快,但菌丝长势一般;空白对照时菌丝生长速度最快,但菌丝稀疏、纤细。不同碳源液体培养高雄山虫草时菌丝球大小、颜色和干重均有明显差异。蔗糖为碳源时菌丝球细小、均匀、颜色白,菌丝球干重最大;葡萄糖、麦芽糖和乳糖为碳源时菌丝球细小,干重依次减少;以果糖为碳源时菌丝球直径较大,淡黄白色(1A2-2A2)(Kornerup & Wanscher 1978);不加碳源时发酵液颜色淡黄灰色(4B2-5B2),菌丝球干重最小。综合两种试验结果以及糖源的性价比,宜选蔗糖作为最佳碳源(图6、图7)。

图6

图6  碳源对高雄山虫草菌落生长的影响

Fig. 6  Effects of carbon sources on the colony of Cordyceps tenuipes.


图7

图7  碳源对高雄山虫草菌丝体生长的影响

Fig. 7  Effects of carbon sources on mycelial growth of Cordyceps tenuipes.


2.1.4 氮源试验:利用不同氮源培养高雄山虫草时,菌丝在固体和液体培养基中的生长速度、长势和干重较为一致。固体培养时,酵母粉和蛋白胨为氮源时菌丝生长速度快,菌丝粗壮、浓密、洁白;牛肉膏为氮源时菌丝生长速度一般,但菌丝更浓密;硫酸铵为氮源时菌丝生长缓慢;尿素为氮源时则抑制菌丝的生长;未添加氮源时菌丝生长缓慢,菌丝特别稀疏。液体培养时,酵母粉为氮源时菌丝球细小、均匀且干重最大,其次依次为蛋白胨、牛肉膏和硫酸铵,发酵液呈淡黄白色至黄白色(1A2-5A2),牛肉膏为氮源时菌丝球直径较大,而尿素为氮源时菌丝不能生长,且发酵液呈淡红褐色(6C5);未加氮源的液体培养基菌丝球生长缓慢,发酵液清亮。综上分析,氮源对高雄山虫草菌丝生长影响差异较大,且比碳源和pH对菌丝体生长的影响更显著,培养时以酵母粉为氮源为好(图8、图9)。

图8

图8  氮源对高雄山虫草菌落生长的影响

Fig. 8  Effects of nitrogen sources on the colony of Cordyceps tenuipes.


图9

图9  氮源对高雄山虫草菌丝体生长的影响

Fig. 9  Effects of nitrogen sources on mycelial growth of Cordyceps tenuipes.


2.1.5 正交试验:固体培养时各因素对菌丝生长速度的影响大小顺序依次是酵母粉(B)>无机盐(C)>蔗糖(A),3种因素均不显著(P<0.05);液体培养时各因素对菌丝球干重的影响大小顺序依次是酵母粉(B)>蔗糖(A)>无机盐(C),3种因素均不显著(P<0.05)。根据正交试验直观分析和方差分析(表2、表3),固体和液体条件下最佳培养基成分均为A2B3C3,即蔗糖30g/L、酵母粉15g/L、磷酸二氢钾2g/L和七水硫酸镁2g/L。进一步验证试验结果显示,最佳培养基成分(A2B3C3)条件下的菌丝生长速度为0.223cm/d,菌丝球干重为27.104g/L,均高于各试验组数据,说明优化试验有效(图10)。

图10

图10  不同营养条件对高雄山虫草菌落生长的影响

1-9:正交表2中不同试验组

Fig. 10  Effects of nutritional conditions on the colony of Cordyceps tenuipes.

1-9: Different groups in orthogonal Table 2.


表2  正交实验及直观分析

Table 2  Orthogonal experiment and visual analysis

试验编号
Test No. A蔗糖
Sucrose B酵母粉
Yeast extract C无机盐
Inorganic salts D空白列
Blank column 固体菌丝体生长速度
Mycelial growth rate (cm/d ) 液体菌丝球干重
Dry weight of pellets (g/L) 111110.138±0.006f16.883±0.190e212220.162±0.006d20.363±0.653cd313330.195±0.007b23.843±0.301b421230.166±0.006d21.427±0.626c522310.212±0.011a26.960±0.462a623120.198±0.012b24.620±0.395b731320.165±0.005c21.093±0.760cd832130.148±0.006e19.967±0.686d933210.202±0.008b24.847±1.177bKgr-10.1650.1560.1610.184Kgr-20.1920.1740.1770.175Kgr-30.1720.1980.1910.170极差Range0.0270.0420.0300.014Kdw-120.36319.80120.49022.897Kdw-224.33622.43022.21222.025Kdw-321.96924.43723.96521.746极差Range3.9734.6363.4751.151

注:Kgr:不同正交水平下的菌丝平均生长速度;Kdw:不同正交水平下的菌丝球平均干重

Note: Kgr: Average growth rate of hyphae at different orthogonal levels; Kdw: Average dry weight of the pellets at different orthogonal levels.

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表3  正交实验方差分析

Table 3  Orthogonal experimental and variance analysis

项目
Item 因素
Factors 偏差平方和
SSE 自由度
df 均方
MSE F值
F value 显著性
Significance 生长速度
Growth rate A蔗糖Sucrose0.00120.0013.7690.210B酵母粉Yeast extract0.00320.0018.4740.106C无机盐Inorganic salts0.00120.0014.1020.196误差Error0.00020.000总计Total0.0058干重
Dry weight A蔗糖Sucrose23.962211.98111.0820.083B酵母粉Yeast extract32.428216.21414.9970.063C无机盐Inorganic salts18.11729.0598.3790.107误差Error2.16221.081总计Total76.6708

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2.2 驯化栽培

2.2.1 培养料对菌丝及原基生长的影响:不同培养成分对菌丝及原基生长存在差异(表4),添加全脂奶粉的培养料中菌丝最先长满表面,其余培养料菌丝封面时间为接种后3-4d;小麦培养料时,菌丝6-7d即可长满全部培养料,大米培养料需7-8d。菌丝长满培养料后,进行光照,光照强度为2 000lx,同时进行1-2d变温(18-23℃)刺激,空气湿度调节至90%。光照2d后,小麦培养料对照组瓶壁最先出现黄色原基,菌丝颜色随光照时间增加逐渐加深,4-5d后原基大量产生,平均每瓶原基数量最高可达28.4个;大量原基出现后,再培养15-20d,待孢梗束长至瓶肩时即可采收第一潮孢梗束,此时孢梗束呈淡黄色、黄白色或淡橘黄色(1A3-2A3或5A4-6A3),整个栽培周期持续40d左右。

表4  不同培养料对高雄山虫草生长的影响

Table 4  Effects of cultural compost on mycelial growth of Cordyceps tenuipes

培养料
Composts 菌丝封面时间
Superficial full coverage
time of hyphae (d) 菌丝满瓶时间
Time for full of
colonization of hyphae (d) 原基出现时间
Occurrance time
of primordium (d) 原基数量
Primordial
quantity (pcs) 小麦
Wheat 蚕蛹粉
Silkworm pupae powder 3.57.012.028.4黄豆粉
Soybean flour 3.06.512.026.5全脂奶粉
Whole milk powder 2.56.012.024.7空白对照
CK 3.57.011.021.1大米
Rice 蚕蛹粉
Silkworm pupae powder 3.57.513.022.6黄豆粉
Soybean flour 3.07.012.016.7全脂奶粉
Whole milk powder 2.57.012.018.0空白对照
CK 4.08.013.013.8

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2.2.2 培养料对孢梗束生长的影响:不同培养料及营养成分对高雄山虫草孢梗束生长影响较为明显。除大米对照组孢梗束长度较短外,其他条件下孢梗束平均长度均在46mm以上;高雄山虫草单株孢梗束直径为1.6-2.2mm;小麦培养料孢梗束每瓶平均产量(12.088g)高于大米培养料(6.231g),以添加蚕蛹粉的小麦培养料孢梗束产量最佳(图11),每瓶平均产量13.564g,平均生物学效率(67.820±6.018)%,较前人研究所得高雄山虫草生物学效率17.47%高50.35%,单瓶生物学效率最高可达73.85%(表5)。

图11

图11  驯化栽培的高雄山虫草孢梗束

A:小麦培养基;B:大米培养基

Fig. 11  Domestically cultivated coremia of Cordyceps tenuipes.

A: Wheat medium; B: Rice medium.


表5  不同培养料驯化栽培的高雄山虫草孢梗束性状

Table 5  Domesticated coremium characters of Cordyceps tenuipeswith different culture compost

培养料
Composts 长度
Length
(mm) 单株直径
Diameter
(mm) 平均产量
Average yield
(g/bottle) 生物学效率
Biological
efficiency (%) 干湿比
Dry weight /Wet
weight ratio 出草质量
Quality 小麦
Wheat 蚕蛹粉
Silkworm pupae
powder 51.027±4.591ab1.740±0.394b13.564±1.204a67.820±6.018a0.112+++黄豆粉
Soybean flour 52.952±2.450a1.930±0.490ab13.458±1.149a67.290±5.745a0.110+++全脂奶粉
Whole milk powder 47.367±6.004ab1.794±0.623ab12.180±1.019b60.900±5.094b0.107+++空白对照
CK 46.155±3.791b2.094±0.496ab9.150±1.212c45.750±6.062c0.115++大米
Rice 蚕蛹粉
Silkworm pupae
powder 51.124±4.500ab1.867±0.355ab7.376±1.762d36.880±8.812d0.126++黄豆粉
Soybean flour 47.230±8.723ab1.939±0.421ab6.586±1.139d32.930±5.697d0.136++全脂奶粉
Whole milk powder 46.903±6.784b1.643±0.434b6.281±0.917d31.405±4.586d0.142++空白对照
CK 38.139±6.840c2.231±0.310a4.682±1.048e23.410±5.242e0.131+

注:+++:出草质量好;++:出草质量一般;+:出草质量差;不同小写字母表示在P<0.05水平上差异显著

Note: +++ indicates the good quality of Cordyceps tenuipes; ++ indicates the general quality of Cordyceps tenuipes; + indicates the poor quality of Cordyceps tenuipes; different lowercase letters indicate a significant difference at P<0.05.

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3 讨论

采用野生高雄山虫草无性型菌株,利用平板固体培养和摇瓶液体培养2种培养方式,采用单因子和正交因子试验筛选高雄山虫草最适培养条件,试验表明,其固体和液体最适培养温度、pH、碳源和氮源表现一致,为高雄山虫草的商业化人工栽培提供了参考配方。

正交试验中3种因素对菌丝生长速度和菌丝球干重的影响均不显著(P<0.05),可能是各因素之间存在不可忽略的交互作用。从单因子试验来看,菌丝在不同碳源和氮源中生长速度差异较为明显,而正交因子试验中差异却不显著,特别是蔗糖和酵母粉3水平之间的浓度梯度差异已较明显的条件下,因此,形成这种现象的原因很可能是正交试验中各因素之间存在不可忽略的交互作用而导致试验检验的灵敏度低,从而掩盖了各因素对结果的显著性。此外,试验中未检测相关酶的活性,推测不同浓度的因子对高雄山虫草菌丝体生长中相关酶的活性有一定影响,酶活性的变化也可能在正交试验中有不可忽略的交互作用。因此,下一步在正交试验时可检测相关酶的活性对菌丝生长的影响。

高雄山虫草的驯化与优化栽培试验表明,栽培高雄山虫草时采用小麦培养料其产量总体要显著优于大米培养料,这可能与小麦颗粒大、培养料孔隙多、空气更充裕有一定关系。基于此,进行高雄山虫草人工栽培时,尽可能选择小麦作为培养料或在培养料中添加部分颗粒大的基质以增加透气性,提高产量和生物学效率。高雄山虫草孢梗束优化栽培质量和生物学效率较高、栽培周期短。其中以添加蚕蛹粉的小麦培养基产量最佳,生物学效率为67.820%,较韩燕峰等(2011)报道的高雄山虫草生物学效率17.47%的研究高50.35%,但与大规模栽培的蛹虫草(95.3%)(曲星怡等 2019)、蝉花(164.17%)(谢春芹等 2018)、广东虫草(80%-90%)(Lin et al. 2008 )等虫草相比还存在部分差距。本次优化从接种至完全采收仅40d左右,比前人栽培周期缩短了4-10d(梁宗琦 2013),在商业化生产上可减少成本,提高效率。在本试验的基础上可扩大筛选培养基,寻找更加优良的配方,或者在生产时进行搔菌等栽培技术的研究以提高其产量和生物学效率,高雄山虫草的生产和应用有望和蛹虫草一样实现商业化。同时,本实验优化的高雄山虫草孢梗束与前人以米饭为培养基培养的细脚棒束孢孢梗束形态有一定差异,从报道的图片来看,前人用米饭培养基培养出的细脚棒束孢孢梗束顶端分枝明显(梁宗琦 2013),而本试验培养驯化的孢梗束顶端不分枝,这可能和高雄山虫草不同菌株特性或孢梗束的成熟度有一定关系。除了借鉴我国前人对高雄山虫草和其他商业化虫草的研究经验外,我们还可以借鉴日韩等国家的经验,开发出具有更多商业价值的高雄山虫草产品。

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