若干香菇菌株出菇性狀與產量的相關性及因子分析

董 輝 尚曉冬 曹 暉 彭兆旺 廖志敏

(1.上海市農業(yè)科學院食用菌研究所,上海 201400;2.上海豐福食用菌科技有限公司,上海 201717)

香菇 (Lentinus edods)是一種重要的食藥兼用真菌,是世界上發(fā)展速度最快的菌類之一[1],其人工栽培在我國具有悠久的歷史[2]。在香菇的育種工作中,需要對其若干性狀進行綜合考量,研究性狀間的相互聯(lián)系,這對雜交育種中的選育目標性狀的把握,具有實踐指導意義。

在應用數(shù)理統(tǒng)計研究蕈菌栽培領域各性狀之間,以及各性狀與經濟目標之間聯(lián)系的試驗中,多采用相關性分析和因子分析的方法分析性狀間的內在聯(lián)系。林芳燦[3]對香菇平均菇重、菇數(shù)、菇峰期3個性狀與產量間相關及通徑分析結果,這3個性狀對產量的決定系數(shù)高達96.41%,成為影響產量的主要因子。林范學等[4]對22個香菇菌株的16個數(shù)量性狀的因子分析得到5個弱相關的主因子成分,方差貢獻率達到85.71%。江枝和等[5]對硒鑭復合作用下姬松茸氨基酸數(shù)量性狀進行因子分析的結果,姬松茸氨基酸的17個數(shù)量性狀可提取為2個公因子,其累積方差貢獻率達93.66%,較好地反映這些性狀所包含的信息。段寧等[6]對不同質量天麻種的株數(shù)、莖粗、株穗長、有效開花數(shù)、株有效數(shù)和成果率進行相關性分析,結果表明,有性雜交態(tài)勢性狀對成果率的影響差異明顯,因此選擇質量好的母麻種是天麻進行有性雜交的關鍵。前人在蕈菌栽培方面應用相關性分析和因子分析中,菌株選擇范圍小,采集的性狀較少,尚未見對性狀在菌株間的相互聯(lián)系做綜合性評價的報道。本研究擬采用上海市農業(yè)科學院食用菌研究所保藏的68個香菇菌株,采集包括質量性狀、時間參數(shù)和數(shù)量性狀在內的性狀指標計20項,以期得出可推及香菇菌株性狀間聯(lián)系的一般性結論。

1 材料與方法

1.1 實驗材料與儀器 供試菌株來自上海市農業(yè)科學院食用菌研究所,所需培養(yǎng)基為PDA培養(yǎng)基、木屑培養(yǎng)基。主要儀器有:試管,TOMY SS-325型高壓蒸汽滅菌鍋,BOXUN BSP-250型恒溫恒濕培養(yǎng)箱,超凈工作臺,分析天平,直尺。

1.2 實驗方法 從液氮庫中取出香菇菌株進行活化和純化后,將PDA試管的香菇菌絲轉接至木屑培養(yǎng)基菌包中,每個菌株設置5個重復,于20℃暗黑條件下培養(yǎng),測量并計算菌株菌絲的生長速度。將木屑培養(yǎng)基菌包的菌株培養(yǎng)至菌絲發(fā)滿菌包后,按照菌株類別,將菌絲由菌包轉接至菌棒,每個菌株接20個菌棒,置于25℃恒溫恒濕培養(yǎng)室中,常規(guī)管理,待其轉色成熟后進入栽培出菇管理階段,將轉色成熟的菌棒轉置于出菇房中,每個菌株以20個菌棒為1小區(qū),隨機區(qū)組排列,3次重復,常規(guī)管理。

1.3 香菇菌株生物學性狀指標的測定 根據香菇DUS標準,采用發(fā)育正常的子實體,記錄各項測定的生理指標。按照試驗設計的需要,測定包括香菇菌株生理發(fā)育栽培過程的20個性狀指標。每小區(qū)隨機抽取4個菌棒,采用spss軟件和excel在微機上進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 性狀間差異顯著性檢驗 對香菇菌株間各性狀進行差異顯著性檢驗,方差分析表明 (表1),20個性狀間存在極顯著差異,故可以進行后續(xù)分析。

表1 方差分析表

2.2 性狀間相關性分析 各性狀分別表示為:x1菌蓋顏色,x2子實體型,x3菌棒軟硬程度,x4肉質,x5鱗片有無,x6原基期,x7菇峰期,x8轉潮期,x9菌絲長速,x10菌蓋直徑,x11菌蓋厚度,x12菌柄直徑,x13菌柄厚度,x14菌蓋柄長度比,x15菌蓋柄寬度比,x16單棒菇數(shù),x17單棒產量,x18單菇鮮重,x19生物學效率,x20污染率。由表2得知,單棒產量與菌蓋顏色呈顯著的弱正相關;與子實體型、菌棒的軟硬程度、肉質、蓋柄長比、蓋柄寬比、污染率無相關性;與鱗片的有無、原基期的長短、單棒菇數(shù)、生物學效率呈極顯著的正相關;與轉潮期、菌絲長速呈弱的負相關;與菇峰期、菌蓋直徑、菌蓋厚度、菌柄直徑、菌柄厚度、單菇鮮重呈極顯著的負相關。

單菇鮮重與菌蓋顏色、子實體型、菌幫軟硬、轉潮期、蓋柄長比、蓋柄寬比、污染率無相關性;與肉質、菌絲長速呈正相關;與鱗片的有無、單棒菇數(shù)、單棒產量、生物學效率呈極顯著的負相關;與原基期、菇峰期、菌蓋直徑、菌蓋厚度、菌柄直徑、菌柄厚度呈極顯著的正相關。肉質與菌蓋顏色、菌蓋直徑、菌蓋厚度、菌柄直徑、菌柄厚度呈顯著的正相關;與子實體型、菌棒軟硬、鱗片的有無、菌絲長速、蓋柄長比、單棒產量、生物學效率、污染率無相關性;與原基期、轉潮期、菇峰期、單菇鮮重呈弱的正相關;與蓋柄寬比、單棒菇數(shù)呈弱負相關。

由此可以看出在有關種質資源評價的指標中,原基期、單棒菇數(shù)和菇峰期,以及表征單菇結構的若干性狀,都可以從正、反兩個方向作為評價和預測產量的指標。單菇鮮重和肉質2項評價指標亦然。而作為核心評價標準的單棒產量、單菇鮮重和肉質3個指標中,單棒產量和單菇鮮重呈極顯著的負相關,而肉質與此兩者無相關性。因此在種質資源評價體系中需要做全面的綜合考量。

表2 菌株性狀間相關系數(shù)表

2.3 性狀間因子分析 以spss數(shù)據處理軟件,對20個出菇性狀進行因子分析 (R型因子分析,主成分提取法)

(1)主因子成分的抽取。由表3得到性狀變量的特征值、方差及累積百分比,根據因子特征值從大到小的因子提取原則和主因子成分的抽取標準,將特征值大于1的前6個因子作為主因子,其提取平方和的累積貢獻率達到73.22%,由此可得這6個主因子成分可以解釋73.22%的性狀變量信息。

(2)旋轉因子載荷。表4為方差極大正交旋轉后的因子載荷矩陣,初始因子載荷矩陣通過因子轉換矩陣的作用得到正交旋轉矩陣。由表4可知,第一因子包括x7菇峰期,x10菌蓋直徑,x11菌蓋厚度,x12菌柄直徑,x16單棒菇數(shù),x17單棒產量,x18單菇鮮重,x19生物學效率的作用;第二因子包括x4肉質,x15菌蓋柄寬比的作用;第三因子代替了x3菌棒軟硬程度,x20污染率的作用;第四因子包括x2子實體型,x8轉潮期的作用;第五因子包括x9菌絲長速的作用;第六因子包括x14菌蓋柄長比的作用。主因子F1包括與出菇產量相關的性狀,可稱之為產效因子,其中單棒菇數(shù)、單棒產量、單菇鮮重和生物學效率是反映產量的直接指標;菇峰期是出菇采收的時間參數(shù);菌蓋直徑、菌蓋厚度、菌柄直徑為衡量單朵菇質量的指標,可間接作為產量的衡量標準。且菇峰期與反映單朵菇質量的菌蓋直徑、菌蓋厚度、菌柄直徑為正向協(xié)同關系,與反映直接產量效益的單棒菇數(shù)、單棒產量和生物學效率為負向協(xié)同關系,與單菇鮮重為正向協(xié)同關系,此結論與林范學[4]等的研究結果一致。主因子F2包括衡量單朵子實體質感的肉質指標和衡量單朵子實體菇形協(xié)調性的菌蓋柄寬比指標,可稱之為單菇質量因子,且肉質與菌蓋柄寬比為負向協(xié)同關系。主因子F3包括反映菌絲在菌棒中吸收營養(yǎng),完成轉色過程中對菌棒的影響程度的菌棒軟硬程度和反映菌絲在接入菌棒生長階段被雜菌侵染程度的菌棒污染率,菌絲在完成轉色對菌棒的作用與菌株的不同以及菌株與外界環(huán)境的相互作用有關,菌絲在菌棒的生長過程中同樣受到菌株差異性和外界環(huán)境的雙重影響,因此F3可稱之為菌絲菌棒互作效應因子,且菌棒軟硬程度與污染率呈正向協(xié)同關系。主因子F4包括子實體著生方式的子實體型和衡量出菇潮次時間的轉潮期,可稱之為著生及潮次因子,且子實體型與轉潮期呈負向協(xié)同關系。主因子F5包括衡量菌絲生長速度的指標,可稱之為營養(yǎng)生長因子。主因子F6包括衡量單朵菇形結構的菌蓋柄長度比,可稱之為結構因子。

表3 總方差解釋

表4 香菇20個性狀的旋轉因子載荷矩陣

3 討論與結論

本研究將相互影響、部分彼此之間有關聯(lián)的20個出菇性狀,按照相關系數(shù)的顯著性和相關系數(shù)的得分,歸納出對產量有關聯(lián)的性狀指標,其中菌蓋直徑與單棒產量的相關性方向為負向,與于海龍[7]等的研究結果不同。按照對總信息解讀的貢獻歸納為6個主因子成分,對菌株出菇性狀信息進行概括,以期在良種的人工選擇工作中對菌株的目標性狀進行有針對性的篩選,為香菇雜交育種工作中的目的性狀的選擇提供指導思路。本研究所采集的性狀指標是在實驗菇房中獲得,對于栽培條件、自然環(huán)境迥異于菇房的情況,還需作進一步的分析和探究。

從相關性分析中得到與產量有正向和負向作用的若干出菇性狀,從因子分析中,抽取6個主因子成分解釋所包含的信息量,包括產效因子、單菇質量因子、營養(yǎng)生長因子、著生及潮次因子、結構因子及菌絲菌棒互作效應因子。在林范學等[4]的研究基礎上對菌株來源的廣泛性和采集性狀的范圍進行了擴展,為實現(xiàn)香菇栽培的經濟目標提供參考和借鑒。香菇的性狀在菌株潮次之間的分布及在特定栽培條件下受環(huán)境影響程度等,還有待于進一步的探究。

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[3]林芳燦.香菇主要數(shù)量性狀的遺傳相關及通徑分析[J].食用菌學報,1995,2(2):9-12.

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[5]江枝和,肖淑霞,翁伯琦,雷錦桂,唐翔虬,王義祥.硒鑭復合作用下姬松茸氨基酸數(shù)量性狀的因子分析 [J].熱帶農業(yè)學報,2010,31(12):2234-2237.

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[7]于海龍,郭 倩,楊 娟.杏鮑菇主要農藝性狀與單菇產量的相關分析及通徑分析 [J].安徽農業(yè)科學,2009,37(27):13024-13025.