37個(gè)平菇菌株的遺傳差異分析

盛春鴿　潘春磊　王延鋒*　李　慧　史　磊王金賀　劉姿彤　張　鵬　于海洋（. 黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院牡丹江分院，黑龍江 牡丹江5704；. 河北省農(nóng)林科學(xué)院遺傳生理研究所，河北 石家莊 05005）

37個(gè)平菇菌株的遺傳差異分析

盛春鴿1潘春磊1王延鋒1*李慧2史磊1王金賀1劉姿彤1張鵬1于海洋1
（1. 黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院牡丹江分院，黑龍江 牡丹江157041；2. 河北省農(nóng)林科學(xué)院遺傳生理研究所，河北 石家莊 050051）

摘要以22個(gè)國(guó)內(nèi)平菇菌株，15個(gè)外引菌株為試驗(yàn)材料，觀測(cè)其菌絲長(zhǎng)速、子實(shí)體顏色、菌蓋及菌柄形態(tài)等14個(gè)農(nóng)藝性狀，對(duì)各性狀進(jìn)行多樣性及主成分分析，同時(shí)對(duì)8個(gè)性狀進(jìn)行聚類分析。結(jié)果表明：不同平菇性狀之間存在不同程度的多樣性，多樣性指數(shù)變化范圍 0.393～1.961，國(guó)內(nèi)群體的平均多樣性指數(shù)為 1.611，高于外引材料（1.397）13.28%。各性狀間變異系數(shù)范圍4%～75%，這兩個(gè)極端值均出現(xiàn)在外引群體中。多變量的主成分分析，14個(gè)性狀，可以用7個(gè)主成分來概括，7個(gè)主成分的方差累積貢獻(xiàn)率為84.44%。各因子所代表的指標(biāo)總結(jié)為單菇因子、發(fā)育因子和產(chǎn)量因子3個(gè)因素。8個(gè)性狀的聚類分析把37份材料分為3個(gè)類群，分類結(jié)果與子實(shí)體農(nóng)藝性狀有一定的相關(guān)性。

關(guān)鍵詞平菇；性狀；種質(zhì)資源；多樣性

我國(guó)平菇資源較為豐富［1］，全國(guó)大部分省市都有栽培，以河南、山東栽培量最大。吳素蕊等統(tǒng)計(jì)2007—2011年五年的總產(chǎn)量為2 414.676萬噸，是我國(guó)出口創(chuàng)匯的主要食用菌之一［2，3］。在我國(guó)，俗稱平菇的食用菌包括糙皮側(cè)耳（Pleurotus ostreatus）、白黃側(cè)耳（P. cornucopiae）、佛羅里達(dá)側(cè)耳（P. florida）和肺形側(cè)耳（P. pulmonarius）4個(gè)種［4］。有關(guān)平菇的生理生化、分子方面的研究特別多，而完全基于表型性狀的研究則不多。本研究選取目前國(guó)內(nèi)栽培量較大的典型菌株 22個(gè)，從韓國(guó)、俄羅斯等引進(jìn)菌株15個(gè)，總計(jì)37個(gè)菌株，在黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院牡丹江分院食用菌研究中心太陽能溫室內(nèi)進(jìn)行田間栽培，觀察鑒定其形態(tài)的多樣性。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

供試材料，平406、黑平1號(hào)、泰平19、ccef89、豫平5號(hào)、新科101、雙抗黑平、灰美2號(hào)，來源于中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院；林特平來源于黑龍江省林副特產(chǎn)研究所；黑平19、平（新疆-阿勒泰）、美味側(cè)耳2、海豐灰平、黑平2號(hào)、PF1、PF2、平109、平425、平838、平雜3、平2026、平150來源于黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院牡丹江分院；俄2014 平1、俄2014平2來源于俄羅斯科學(xué)院遠(yuǎn)東分院；韓CB1、韓CB2、韓CB3、韓CB4、韓CB5、韓CB43、韓CB54、韓CB67、韓CB68、韓CB69、韓CB100、韓CB101、韓CBS06來源于韓國(guó)忠清北道農(nóng)業(yè)技術(shù)院。筆者首先對(duì) 37個(gè)菌株進(jìn)行拮抗試驗(yàn)，確認(rèn)其分屬于不同的菌株。

1.2試驗(yàn)方法

（1）供試培養(yǎng)基。馬鈴薯綜合培養(yǎng)基（PDA培養(yǎng)基）：去皮馬鈴薯200 g煮汁，葡萄糖20 g，磷酸二氫鉀2 g，硫酸鎂0.5 g，瓊脂15 g，加蒸餾水定容至1 000 mL。栽培種培養(yǎng)基：木屑78%，麥麩10%，稻糠10%，石灰1%，石膏1%，含水量65%。

（2）試驗(yàn)設(shè)計(jì)與栽培場(chǎng)所。試驗(yàn)于2014—2015兩年春季的4～6月在牡丹江農(nóng)科院食用菌中心完成，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)菌株3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)40袋。栽培場(chǎng)所氣溫14～18 ℃，空氣濕度80%～95%，光照200～400 lx，通風(fēng)良好。

（3）農(nóng)藝性狀測(cè)定。供試菌株農(nóng)藝性狀指標(biāo)和測(cè)定方法參考李慧等使用的糙皮側(cè)耳新品種DUS測(cè)試指南中的部分指標(biāo)和方法［5］。詳見表1。

表1　平菇14個(gè)表型性狀的測(cè)定方法

（4）數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。對(duì)子實(shí)體采收期顏色、菌柄形態(tài)、菌柄質(zhì)地、菌蓋質(zhì)地等4個(gè)非數(shù)值性狀按照表2所示進(jìn)行分級(jí)賦值后再做數(shù)據(jù)分析，對(duì)其他10個(gè)數(shù)值性狀進(jìn)行質(zhì)量化處理，依照王述民描述的方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分為10級(jí)，1 級(jí)Xi＜＜—2σ，10級(jí)Xi＞＜+2σ，中間每級(jí)間隔0.5σ［6］。使用DPS7.05軟件進(jìn)行聚類及主成分分析，聚類時(shí)種質(zhì)間距離采用歐氏距離，類平均（UPGMA）法。多樣性指數(shù)的計(jì)算采用Shannon-Weaver信息指數(shù)。

表2　平菇農(nóng)藝性狀基本統(tǒng)計(jì)分析

2　結(jié)果與討論

2.1平菇農(nóng)藝性狀基本參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析

37個(gè)菌株的農(nóng)藝性狀研究結(jié)果（表 2），其14個(gè)農(nóng)藝性狀在不同菌株間存在不同程度的遺傳變異，同一性狀在兩個(gè)群體上的變異系數(shù)和遺傳多樣性指數(shù)也有所不同，各性狀間的變異系數(shù)范圍為4%～75%。這兩個(gè)極端值均出現(xiàn)在外引群體中，表明外引群體的變異程度大。遺傳多樣性指數(shù)范圍為 0.393～1.961。兩群體間各性狀平均值的T測(cè)驗(yàn)結(jié)果：國(guó)內(nèi)菌株和外引菌株在菌絲長(zhǎng)速和菌柄直徑兩個(gè)性狀中存在極顯著差異（p＜0.01）。國(guó)內(nèi)群體的平均多樣性指數(shù)為 1.611，高于外引材料（1.397）13.28%。

綜合兩群體的數(shù)據(jù)可見，變異系數(shù)最大的性狀為菌柄形態(tài)，最小的為菌絲長(zhǎng)速。多樣性指數(shù)由高到低依次是菌絲長(zhǎng)速（1.961）＞產(chǎn)量、菌蓋短徑（1.945）＞菌蓋長(zhǎng)徑（1.925）＞發(fā)菌速度（1.909）＞菌柄直徑（1.859）。

2.2農(nóng)藝性狀聚類分析

在調(diào)查的 14個(gè)農(nóng)藝性狀中，筆者選取出菇期間子實(shí)體采收期顏色、菌柄形態(tài)、菌蓋長(zhǎng)徑、菌蓋短徑、菌蓋長(zhǎng)寬比、菌蓋厚度、菌柄長(zhǎng)度、菌柄直徑等8個(gè)農(nóng)藝性狀作為基本依據(jù)，進(jìn)行聚類分析，結(jié)果如圖1。

圖1　37個(gè)平菇種質(zhì)農(nóng)藝性狀樹狀圖

從圖1可以看出，供試菌株在歐氏距離6.08處，可以分為三大類，第一類包括“平109”在內(nèi)的 11個(gè)個(gè)體，結(jié)合子實(shí)體形態(tài)觀察，第一類子實(shí)體的共同特點(diǎn)是菌蓋顏色較淺，菌蓋大小適中，菌肉較薄，個(gè)別品種整齊度較差。第二類個(gè)體數(shù)目比較多，有 22個(gè)菌株，包括大部分的韓引菌株，比照第一類菌株，此類菌株子實(shí)體顏色深，菌蓋大，質(zhì)軟，肉質(zhì)肥厚，子實(shí)體發(fā)生量大且出菇整齊。第三類個(gè)體數(shù)較少，包括“平雜 3”等4個(gè)菌株，除“韓CB4”外，菇體顏色淺，菌蓋小。在同一栽培條件下，外引菌株和國(guó)內(nèi)菌株在形態(tài)上沒有明顯差別。

2.337個(gè)菌株的主成分分析

對(duì)37個(gè)菌株14個(gè)農(nóng)藝性狀的主成分分析結(jié)果（表3）顯示，在新得的14個(gè)主成分中，所有性狀指標(biāo)提供的信息主要集中在前7個(gè)主成分，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)84.44%，表明這7個(gè)主成分最大程度地反映了本研究中的各項(xiàng)指標(biāo)。從方差的貢獻(xiàn)率來看，前3個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率較高，都大于10%。第一個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率達(dá)到30%，涵蓋了近1/3的信息總量。綜合因子在某一性狀上的載荷值，以及此載荷值在其他各因子中的大小分析可知：第一主成分主要包括菌蓋長(zhǎng)徑、菌蓋短徑、菌蓋長(zhǎng)寬比、菌蓋厚度等性狀，第二主成分為顏色性狀，第三主成分包括菌絲長(zhǎng)速、發(fā)菌速度性狀，第四主成分包括菌柄形態(tài)、菌柄質(zhì)地性狀，第五主成分包括菌蓋質(zhì)地、菌齡性狀，第六主成分為菌柄質(zhì)地性狀，第七主成分包括菌柄長(zhǎng)度、產(chǎn)量性狀。重新歸納整理這7個(gè)主成分，可得如下三類，第一類包括第1、2、4、5、6主成分，此類主成分反映的性狀有菌蓋長(zhǎng)徑、菌蓋短徑、菌蓋長(zhǎng)寬比、菌蓋厚度、子實(shí)體采收期顏色、菌柄形態(tài)、菌柄質(zhì)地、菌蓋質(zhì)地等與單菇相關(guān)的性狀指標(biāo)，稱之為“單菇因子”［7］。第二類為第 3個(gè)主成分，含菌絲長(zhǎng)速、發(fā)菌速度性狀，這些指標(biāo)與發(fā)育期間的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)有關(guān)，可謂“發(fā)育因子”。第三類為第7個(gè)主成分，反映的是產(chǎn)量性狀，可稱為“產(chǎn)量因子”。

表3　37個(gè)菌株的主成分分析

3　討　論

種質(zhì)資源多樣性一直是遺傳學(xué)研究的重點(diǎn)，食用菌上有關(guān)遺傳多樣性的研究多集中在分子標(biāo)記上［8，9］。以形態(tài)學(xué)特征為基礎(chǔ)的現(xiàn)代分類學(xué)研究在植物上得到了廣泛應(yīng)用［10～12］，管志勇等以切花菊為材料，利用 DUS性狀對(duì)其相似性和親緣關(guān)系進(jìn)行分析，取得了較好的結(jié)果［13］。張向前等對(duì)燕麥的農(nóng)藝性狀進(jìn)行分析，為燕麥種質(zhì)資源的研究及燕麥育種打下基礎(chǔ)［14］。國(guó)外在李［15］、黑加侖［16］、甜瓜［17］上也有類似研究，國(guó)內(nèi)食用菌基于農(nóng)藝性狀做遺傳多樣性分析的研究比較少，林范學(xué)對(duì)香菇的 16個(gè)數(shù)量性狀進(jìn)行表型、遺傳和環(huán)境相關(guān)性分析及主成分分析，表明各個(gè)性狀和指標(biāo)之間存在一定程度的相互關(guān)系，16個(gè)性狀縮減為酶活、發(fā)育、轉(zhuǎn)色等6個(gè)主成分［18］。常艷等對(duì)16個(gè)糙皮側(cè)耳菌株的10個(gè)數(shù)量性狀進(jìn)行主成分及聚類分析，聚類結(jié)果與農(nóng)藝性狀有一定的聯(lián)系［19］。此外，陳影等對(duì)木耳進(jìn)行以農(nóng)藝性狀為主的多樣性分析［20］。國(guó)外在食用菌上的相關(guān)研究鮮有報(bào)道。

本研究37個(gè)菌株中，15株材料為外引材料（引自韓國(guó)、俄羅斯），兩群體各性狀間除菌絲長(zhǎng)速和菌柄直徑外，其他指標(biāo)雖略有差異但不明顯。外引菌株的變異系數(shù)變化范圍大于國(guó)內(nèi)菌株，表明外引資源同一性狀內(nèi)存在較大的遺傳變異，是良好的育種材料。但遺傳多樣性指數(shù)低于國(guó)內(nèi)菌株，這可能與外引樣本量少有一定的關(guān)系。從聚類情況看，外引菌株和國(guó)內(nèi)菌株沒有完全分開，結(jié)果與數(shù)值分析相吻合。表明平菇菌株的表型性狀與地域分布沒有太密切的聯(lián)系。在韓國(guó)，平菇多用850 mL的菌瓶實(shí)行工廠化栽培，采收時(shí)菌蓋直徑只有2～3 cm，菌柄幾近中生，普遍較長(zhǎng)（7 cm左右），便于統(tǒng)一包裝。按照我們國(guó)內(nèi)的栽培模式，在改變韓國(guó)平菇的栽培管理方式之后，實(shí)際栽培鑒定發(fā)現(xiàn)：韓引平菇與國(guó)內(nèi)菌株在外觀形態(tài)上無太大差別。可見，平菇的形態(tài)建成與外界條件和栽培管理模式有很大關(guān)系，此觀點(diǎn)同樣適用于金針菇［21，22］。韓國(guó)平菇在當(dāng)?shù)刂员憩F(xiàn)不同主要是人工選擇的結(jié)果，這種選擇還未達(dá)成平菇種性的變異。所以在對(duì)平菇的種性界定上要嚴(yán)格考慮栽培環(huán)境（光、溫、水、氣）和栽培方式（瓶栽、袋栽）等對(duì)平菇表型的影響。

本文共調(diào)查了37個(gè)菌株的14個(gè)農(nóng)藝性狀，在聚類分析時(shí)作者選擇了與子實(shí)體形態(tài)相關(guān)的 8個(gè)性狀，主要以子實(shí)體的宏觀形態(tài)（菌蓋、菌柄等）為基礎(chǔ)進(jìn)行聚類分析，排除菌絲長(zhǎng)速、發(fā)菌速度等其他性狀對(duì)聚類效果的干擾，得到的聚類結(jié)果與子實(shí)體性狀有一定程度的相關(guān)性，聚類結(jié)果比較可靠。

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*為通訊作者，E-mail：mdjnks@126.com

中圖分類號(hào)：S646

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-0934（2016）04-247-06

基金項(xiàng)目：國(guó)家食用菌產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-24）、公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目（201303080）、黑龍江省應(yīng)用技術(shù)研究與開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（WB13B10602）

作者簡(jiǎn)介：盛春鴿（1986—），女，碩士，研究實(shí)習(xí)員，研究方向?yàn)槭秤镁z傳育種。E-mail：shengchunge@163.com

Analysis on genetic differences of 37 Pleurotus ostreatus strains

Sheng Chunge1Pan Chunlei1Wang Yanfeng1Li Hui2Shi Lei1Wang Jinhe1Liu Zitong1Zhang Peng1Yu Haiyang1
（1. Mudanjiang branch of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences，Mudanjiang，Heilongjiang 157041，China；2. Institute of Genetics and Physiology of Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Shijiazhuang，Hebei 050051，China）

AbstractThis paper presents an assessment of phenotypic diversity for 37 strains of Pleurotus ostreatus. The data of 14 traits describing mycelial growth，fruitbody color，pileus and stipe morphology ect. were recorded. Diversity analysis and principal component analysis （PCA） of 14 traits，cluster analysis （CA） of 8 traits were conducted for learning its biological characteristics on 37 strains. It can also provide the basis for germplasm resource research. The results show that: the characters of different oyster mushroom showed different degree of diversity，which range of 0.393～1.961. The average diversity index（1.611） in domestic germplasm was 13.28% higher than that of introduced group（1.397）. coefficient of variation（CV） range of 4%～75% occurred in introduced group，which showed that cited group has a great variation. In addition，7 principal components （PCs） were obtained from 14 tested traits through the principal component analysis （PCA），and the percentage of cumulative contributive rate is 84.44%，these PCs were designated as single fruitbody，development factors，yield respectively. 37strains were classified into 3 sections according to the clustering analysis （CA） of 8 traits，which have a certain correlation with fruitbody agronomic traits.

Key wordsPleurotus ostreatus； traits； germplasm resources； diversity