平菇新品種唐平26對(duì)農(nóng)作物秸稈的生物降解作用*

楊秀軍，劉海英，張運(yùn)峰，張淑紅，范永山**

（1.唐山市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，河北 唐山 063000；2.唐山師范學(xué)院生命科學(xué)系，河北 唐山 063000）

平菇新品種唐平26對(duì)農(nóng)作物秸稈的生物降解作用*

楊秀軍1，劉海英1，張運(yùn)峰2，張淑紅2，范永山2**

（1.唐山市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，河北 唐山 063000；2.唐山師范學(xué)院生命科學(xué)系，河北 唐山 063000）

平菇（Pleurotus ostreatus）“唐平26”是利用原生質(zhì)體融合技術(shù)選育的優(yōu)良品種。以稻草、花生秸、玉米稈為主要原料進(jìn)行“唐平26”的生料栽培和熟料栽培，結(jié)果表明，無(wú)論生料栽培還是熟料栽培，花生秸的生物轉(zhuǎn)化率均最高，分別為128.5%和102.1%，其次為玉米稈，生料栽培和熟料栽培的生物轉(zhuǎn)化率分別為106.7%和92.3%，稻草最低，只有88.9%和78.2%。分析對(duì)木質(zhì)素的降解情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)“唐平26”對(duì)花生秸的木質(zhì)素降解率最高，為21.68%，其次為玉米稈，木質(zhì)素降解率平均為17.55%，對(duì)稻草的木質(zhì)素降解率最低，平均為15.24%?！疤破?6”對(duì)花生秸的生物降解能力最強(qiáng)，其次為玉米稈，對(duì)稻草的生物降解能力較差。

平菇；作物秸稈；生物降解；木質(zhì)素降解

在農(nóng)作物生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的秸稈，在我國(guó)每年生成的秸稈可達(dá)7×108t以上[1]。由于收集方式、處理技術(shù)和運(yùn)輸條件的限制，農(nóng)民主要將其用作燃料或采用在田間焚燒、廢棄等方式處理過(guò)剩的秸稈，造成環(huán)境污染和資源浪費(fèi)的同時(shí)，還易成為火災(zāi)和交通事故的隱患[2]。作為一種重要的可再生生物質(zhì)資源，秸稈具有來(lái)源廣泛、熱值含量高、處理方式多樣等顯著優(yōu)勢(shì)，將農(nóng)作物秸稈進(jìn)行資源化改造和商品化改良，既有利于改善農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)狀況，又有利于農(nóng)村循環(huán)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展[3]。因此，農(nóng)作物秸稈綜合利用技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用有著非常重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

食用菌是集食品、醫(yī)療、保健和營(yíng)養(yǎng)為一體的綠色產(chǎn)品，利用農(nóng)作物秸稈栽培食用菌不僅可以生產(chǎn)可供食用或藥用的食用菌產(chǎn)品，而且利用食用菌收獲后剩下的培養(yǎng)基廢料還可加工成為肥料、飼料，提取菌類(lèi)多糖、蛋白質(zhì)，或再用于栽培其它食用菌品種，使農(nóng)作物秸稈得到循環(huán)、高效利用[4]。“唐平26”是利用原生質(zhì)體融合技術(shù)選育的1個(gè)平菇新品種[5]，該品種抗病性強(qiáng)、菌絲多糖含量高，商品性好，但對(duì)農(nóng)作物秸稈的降解能力尚未明確。本研究以稻草、花生秸和玉米稈為栽培基質(zhì)，分析“唐平26”對(duì)這三種農(nóng)作物秸稈的生物降解作用，為“唐平26”在農(nóng)作物秸稈資源的綜合利用提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 平菇品種

平菇（Pleurotus ostreatus） “唐平26”，唐山市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院和唐山師范學(xué)院共同選育。

1.2 培養(yǎng)基

1.2.1 PDA培養(yǎng)基

馬鈴薯200 g、蔗糖20 g、瓊脂12 g，水1 000 mL，pH自然。

1.2.2 無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基

葡萄糖 20 g·L-1、Na2HPO40.4 g·L-1、NH4NO30.5 g·L-1、KH2PO41.0 g·L-1、CaCl20.1 mg·L-1、MgSO40.5 g·L-1、VB10.1 mg·L-1、FeSO40.1 mg·L-1，pH5.0。

1.2.3 農(nóng)作物秸稈培養(yǎng)料

將農(nóng)作物秸稈（稻草、花生秸、玉米稈）洗凈，晾干，粉碎處理后，用4%的生石灰水進(jìn)行浸泡至石灰水浸透秸稈內(nèi)部（稻草約需要24 h，花生秸和玉米稈約需8 h），從石灰水中取出，過(guò)夜堆放，去除部分水分，加入尿素0.3%、菇壯素0.2%和多菌靈0.1%，攪拌混勻后備用。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 生料栽培

農(nóng)作物秸稈培養(yǎng)料配好后，裝入12 cm×35 cm的聚乙烯袋中，裝3層料，4層種，接種量為20%～30%。用錐子在菌種層扎孔，保證菌絲生長(zhǎng)的氧氣供應(yīng)。在袋上作標(biāo)記，稱(chēng)重后，置于恒溫培養(yǎng)箱中在黑暗條件下25℃恒溫培養(yǎng)。菌絲長(zhǎng)滿(mǎn)袋后放入菇房中進(jìn)行出菇管理。菇房溫度20℃以下，濕度80%以上，每天保證有一定的散射光。當(dāng)大量的原基出現(xiàn)時(shí)，使空氣濕度保持95%以上。在子實(shí)體七分、八分成熟時(shí)采收，共采收3潮菇，每次采收后稱(chēng)量鮮菇重量。生物轉(zhuǎn)化率（%）為子實(shí)體鮮重除以培養(yǎng)料干重乘以100%，計(jì)算各潮菇生物轉(zhuǎn)化率（%）和總生物轉(zhuǎn)化率（%）。

1.3.2 熟料栽培

農(nóng)作物秸稈培養(yǎng)料配好后，裝入12 cm×35 cm的聚丙烯袋中，121℃滅菌100 min。接種后培養(yǎng)和出菇管理方法與生料栽培相同。

1.3.3 木質(zhì)素降解率的測(cè)定

準(zhǔn)確稱(chēng)取2 g農(nóng)作物秸稈，粉碎后過(guò)0.25 mm（60目） 篩，苯醇抽提后置于250 mL三角瓶中，加入無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基5 mL，120℃下滅菌20 min，接種PDA培養(yǎng)基培養(yǎng)7 d的平菇菌盤(pán)（直徑1 cm） 3片，25℃恒溫靜置培養(yǎng)15 d后，放入干燥箱中105℃烘干、研碎待測(cè)。以未接種農(nóng)作物秸稈為對(duì)照，按照GB/T 2677.8-1994造紙?jiān)纤岵蝗苣舅睾康臏y(cè)定方法，進(jìn)行Klason木素測(cè)定[6]。按照公式計(jì)算平菇“唐平26”對(duì)3種農(nóng)作物秸稈的木質(zhì)素降解率。木質(zhì)素降解率（P） 公式為：

式中：m1表示培養(yǎng)前木質(zhì)素重量；m2表示培養(yǎng)后木質(zhì)素重量。

1.3.4 數(shù)據(jù)分析

利用IBM SPSS Statistics 19.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 生料栽培試驗(yàn)

平菇“唐平26”的生料栽培從10月下旬開(kāi)始，第2年2月上旬結(jié)束，歷時(shí)3個(gè)月，共采收3潮菇。3種農(nóng)作物秸稈的生物轉(zhuǎn)化率測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 不同農(nóng)作物秸稈生料栽培平菇的生物轉(zhuǎn)化率測(cè)定結(jié)果Tab.1 Biological efficiency of Pleurotus ostreatus cultivation with non-autoclaved straw stalks of different crops

表1結(jié)果表明，花生秸培養(yǎng)料的總生物轉(zhuǎn)化率最高，為128.5%；其次為玉米稈，總生物轉(zhuǎn)化率為106.7%；稻草最低，總生物轉(zhuǎn)化率只有88.9%，3種農(nóng)作物秸稈間差異顯著。另外，3種農(nóng)作物秸稈的第1潮菇生物轉(zhuǎn)化率間沒(méi)有顯著差異，但花生秸的第2和第3潮菇的生物轉(zhuǎn)化率均顯著高于玉米稈和稻草。因此，花生秸比稻草和玉米稈更適合“唐平26”的生料栽培。

2.2 熟料栽培試驗(yàn)

平菇“唐平26”的熟料栽培從9月下旬開(kāi)始，12月上旬結(jié)束，歷時(shí)2個(gè)半月，共采收3潮菇。3種農(nóng)作物秸稈的生物轉(zhuǎn)化率測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 不同農(nóng)作物秸稈熟料栽培平菇的生物轉(zhuǎn)化率測(cè)定結(jié)果Tab.2 Biological efficiency of Pleurotus ostreatus cultivation with autoclaved straw stalks of different crops

表2結(jié)果表明，花生秸培養(yǎng)料的總生物轉(zhuǎn)化率最高，為102.1%；其次為玉米稈，總生物轉(zhuǎn)化率為92.3%，稻草最低，總生物轉(zhuǎn)化率只有78.2%，3種農(nóng)作物秸稈間差異顯著。另外，3種農(nóng)作物秸稈的第1潮菇生物轉(zhuǎn)化率間差異顯著，花生秸的第1潮菇生物轉(zhuǎn)化率顯著高于玉米稈，玉米稈顯著高于稻草；花生秸和玉米稈的第2菇生物轉(zhuǎn)化率均顯著高于稻草；3種農(nóng)作物秸稈的第3潮菇生物轉(zhuǎn)化率間沒(méi)有顯著差異。因此，花生秸比稻草和玉米稈更適合“唐平26”的熟料栽培。

2.3 木質(zhì)素降解試驗(yàn)

平菇“唐平26”對(duì)3種農(nóng)作物秸稈的木質(zhì)素降解情況見(jiàn)表3。

表3 平菇對(duì)不同農(nóng)作物秸稈的木質(zhì)素降解Tab.3 Biodegradation of lignin by Pleurotus ostreatus in straw stalks of different crops

表3結(jié)果表明，“唐平26”對(duì)花生秸的木質(zhì)素降解率最高，為21.68%，其次為玉米稈，木質(zhì)素降解率為17.55%，對(duì)稻草的木質(zhì)素降解率最低，僅為15.24%。3種農(nóng)作物秸稈間差異顯著。

3 討論和結(jié)論

農(nóng)作物秸稈的主要成分以纖維素、木質(zhì)素、果膠等大分子物質(zhì)為主。這些大分子物質(zhì)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，性質(zhì)穩(wěn)定，在自然條件下不易降解。其中以木質(zhì)素的化學(xué)性質(zhì)最為穩(wěn)定，當(dāng)木質(zhì)素含量達(dá)到15%以上時(shí)，其分解過(guò)程非常緩慢[6]。在食用菌生產(chǎn)中，菌絲細(xì)胞能分泌木素過(guò)氧化物酶、纖維素酶、漆酶等胞外酶，把纖維素、木質(zhì)素等大分子物質(zhì)降解為小分子碳水化合物，重新用于物質(zhì)合成[7]。因此，利用食用菌降解農(nóng)作物秸稈，既可緩解食用菌生產(chǎn)的材料匱乏問(wèn)題，又可以充分利用農(nóng)作物秸稈生物質(zhì)資源，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

平菇具有很強(qiáng)的農(nóng)作物秸稈降解能力，白哲光等[8]發(fā)現(xiàn)小麥、玉米、胡麻等多數(shù)農(nóng)作物的秸稈都可用于平菇栽培。在培養(yǎng)料里加入農(nóng)作物秸稈，不僅可以節(jié)約成本，還可以增加經(jīng)濟(jì)效益，篩選優(yōu)良品種。Sainos等[9]利用小麥秸稈和麥?；旌现谱鞯钠焦皆N培養(yǎng)基，成本更低，菌種活力更強(qiáng)。李振江等[10]利用大豆秸稈和棉籽殼為原料，篩選出耐鹽堿的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)平菇菌株。本文以稻草、花生秸和玉米稈等作物秸稈為原料，分析平菇新品種“唐平26”對(duì)這三種農(nóng)作物秸稈的生物降解作用，發(fā)現(xiàn)花生秸比稻草和玉米稈更適合平菇“唐平26”的生料栽培和熟料栽培，“唐平26”對(duì)花生秸的木質(zhì)素降解率達(dá)21.68%。該研究結(jié)果為平菇的栽培生產(chǎn)和農(nóng)作物秸稈的綜合利用提供了新的利用途徑。

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Biological Degradation of Pleurotus ostreatus New Strain“Tangping 26”on Crop Straw Stalks

YANG Xiu-jun1,LIU Hai-ying1,ZHANG Yun-feng2,ZHANG Shu-hong2,FAN Yong-shan2
(1.Tangshan Agricultural Institute,Tangshan 063000,China;2.Department of Life Science,Tangshan Normal University,Tangshan 063000,China)

“Tangping 26”is a fine strain selected by protoplast fusion of Pleurotus ostreatus.Using either autoclaved or nonautoclaved straw stalks of rice,peanut and corn to cultivate the new strain,the results showed that with autoclaved and non-autoclaved straw stalks of peanut,the biological efficiency were the highest with 128.5%and 102.1%respectively,followed by corn stalk,the biological efficiency were 106.7%and 92.3%respectively,and the lowest was rice straw with 88.9%and 78.2%respectively.The results of analysis on the lignin degradation showed that the“Tangping 26”had the highest degradation rate(21.68%)of lignin in peanut straw,followed by the corn stalk,lignin degraded rate is 17.55%,and the degradation rate of the lignin in rice straw was the lowest with 15.24%.The above research results showed that the biodegradation ability of“Tangping 26”is the strongest to peanut stalk,followed by corn stalk,the ability of biodegradation to rice straw is poor.

Pleurotus ostreatus;crop straw stalks;biological degradation;lignin degradation

S646.1

A

1003-8310（2017）05-0064-03

10.13629/j.cnki.53-1054.2017.05.015

唐山市科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目 (10150202A-1)；唐山師范學(xué)院科技發(fā)展項(xiàng)目（2014E04、2013A03、2016C05）。

楊秀軍（1973-），女，本科，農(nóng)藝師，主要從事蔬菜育種研究。E-mail:1156008300@qq.com

**通信作者：范永山（1971-），男，博士，教授，主要從事蔬菜育種研究。E-mail:fanyongshan@126.com

2017-07-11