尖頂羊肚菌原基形成期菌絲指環(huán)結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)與分析*

石建森，郭明慧**，李云霞，楊 杰，凌 亮，武 旭

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)山西功能食品研究院，山西 太原 030031；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)科研管理部，山西 太原 030031）

羊肚菌（Morchella spp.）是一種珍稀食用菌，隸屬于子囊菌亞門 （Ascomycota） 盤菌綱 （Discomycetes） 盤菌目 （Pezizales） 羊肚菌科 （Morchellaceae），因其顯著的食用與藥用價(jià)值而為人們所推崇，被稱為“菌中之王”[1-2]。自2015年以來，羊肚菌在我國實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化大田栽培，截止目前為止，栽培規(guī)模大約有6.67×107m2[3-4]，且隨著羊肚菌年消費(fèi)量與總產(chǎn)量的不斷增加，其栽培地域已擴(kuò)展到除海南等少數(shù)地區(qū)外的全國所有地區(qū)。與羊肚菌栽培的熱度相比較，羊肚菌的相關(guān)研究卻相對冷清，這與條件、設(shè)備、經(jīng)費(fèi)等因素有關(guān)。目前關(guān)于羊肚菌的許多重要的理論問題仍是一知半解，致使大部分栽培戶在生產(chǎn)實(shí)踐中處于盲人摸象的狀態(tài)[5-6]。在沒有正確的理論指導(dǎo)下進(jìn)行羊肚菌栽培，要達(dá)到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的目標(biāo)較為困難[7-8]。

通過對尖頂羊肚菌在原基形成時期的菌絲結(jié)構(gòu)進(jìn)行顯微觀察，發(fā)現(xiàn)了一些特殊的菌絲結(jié)構(gòu)，命名為“菌絲指環(huán)結(jié)構(gòu)”，經(jīng)過分析推理進(jìn)一步支持了前期研究中提出的羊肚菌原基形成理論[9-10]，這對于加強(qiáng)人們對羊肚菌理論方面的認(rèn)識，制定更加精準(zhǔn)、有效的生產(chǎn)工藝具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料

觀察材料取自山西農(nóng)業(yè)大學(xué)東陽試驗(yàn)示范基地12號、16號棚中進(jìn)行出菇試驗(yàn)的羊肚菌（Morchella conica），其原種為尖頂羊肚菌8號，保藏于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)山西功能食品研究院菌種室。

1.2 栽培試驗(yàn)

羊肚菌栽培試驗(yàn)于2017年～2019年，在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)東陽試驗(yàn)示范基地進(jìn)行。

1.3 顯微觀察

在羊肚菌原基大量發(fā)生時期，從土壤表面取樣，并于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)山西功能食品研究院實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行光學(xué)顯微觀察與拍照。

2 結(jié)果與分析

2.1 原基形成顯微觀察

尖頂羊肚菌原基形成期各階段顯微照片見圖1～圖4。

圖1 尖頂羊肚菌原基形成初期Fig.1 The initial formation stage of Morchella conica

圖2 尖頂羊肚菌原基形成Ⅱ期Fig.2 The second formation stage of Morchella conica

圖3 尖頂羊肚菌原基形成Ⅱ期Fig.3 The second formation stage of Morchella conica

圖4 尖頂羊肚菌原基形成Ⅲ期Fig.4 The third formation stage of Morchella conica

由圖1可看出，在原基發(fā)生初期，菌絲上形成光滑的半透明球形顆粒物，顆粒呈凝膠狀，小顆粒比大顆粒透明度高，可能是大顆粒比小顆粒凝膠濃度高；所有球形顆粒均與菌絲相連，但并不是菌絲纏繞扭結(jié)而成；在同一條菌絲上可見多個球形顆粒形成且大小不一致，可能是這些顆粒形成的先后順序不同所致。

圖2～圖4所示，在原基形成Ⅲ期，球形凝膠顆粒膨大，顆粒中間顏色開始變深。且四周輻射出條狀新生菌絲，新生菌絲分布均勻、顏色淺、透明，可以明顯觀察到與球形原基相連的菌絲粗、顏色深、呈微紅色，大約是新生成條形菌絲的2倍以上，可以排除球形原基是菌絲扭結(jié)纏繞而成。另外觀察到與原基相連的菌絲在空間上未改變原來的延伸角度和方向，可以進(jìn)一步否定原基是菌絲扭結(jié)而成的說法。

2.2 菌絲指環(huán)結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)與觀察

在顯微觀察中發(fā)現(xiàn)了一個原基環(huán)繞原生菌絲形成的特殊的“菌絲指環(huán)結(jié)構(gòu)”，見圖5。

圖5 原基形成期菌絲指環(huán)結(jié)構(gòu)Fig.5 The sturcture of mycelial ring in primordium formation stage

圖5所示為菌絲指環(huán)結(jié)構(gòu)，原菌絲從原基中間穿過，未改變原來的延伸角度和方向。原菌絲粗，顏色微紅，新生成的條狀菌絲白、細(xì)、尖端發(fā)亮、分布均勻，分析可能是原基在原菌絲上某一點(diǎn)發(fā)生，進(jìn)行有絲分裂，最后把原菌絲包裹在中間形成了這種特殊的“菌絲指環(huán)結(jié)構(gòu)”。這種菌絲結(jié)構(gòu)很少見，是幾年來顯微觀察中發(fā)現(xiàn)的一個例外。

3 討論與結(jié)論

關(guān)于羊肚菌原基形成的過程及機(jī)理是人們長期以來爭論的焦點(diǎn)[11-14]，早在上個世紀(jì)80年代，Ower等[15-16]提出了子實(shí)體形成的4個階段，以及“早期的原基是由單一菌絲產(chǎn)生的”這一理論。這種說法并不準(zhǔn)確，原基的產(chǎn)生除了單一菌絲外可能還有分生孢子的參與。本試驗(yàn)觀察結(jié)果表明，所有的原基均產(chǎn)生于單根菌絲上，而且一根菌絲上可以產(chǎn)生多個原基，這些原基產(chǎn)生的先后順序不同。2018年趙永昌等[17]描述了2種原基產(chǎn)生方式，提到羊肚菌原基是從基質(zhì)表面上一個點(diǎn)逐步形成菌絲團(tuán)，菌絲團(tuán)上下組織分化出菌蓋和菌柄。他的描述及手繪圖上顯然忽略了原基賴以產(chǎn)生的“原生單一菌絲”，但其研究發(fā)現(xiàn)，原基形成的數(shù)量與分生孢子有關(guān)[9-10，17]。這一觀點(diǎn)又與本文作者以前的研究結(jié)果高度一致。

羊肚菌原基的形成可能是一根菌絲與分生孢子相互作用的有性過程，而并非由菌絲扭結(jié)而形成[9-10]。Jacbos[18]研究指出，分生孢子可能扮演著不動精子的作用；Maheshwari[19]指出，羊肚菌的無性孢子在形態(tài)特征上類似于其它真菌的小分生孢子。多數(shù)真菌的小分生孢子均難以萌發(fā)，功能上可充當(dāng)有性繁殖中的不動精子的作用，而非傳統(tǒng)意義上的無性孢子繁殖體作用[19-21]，這些研究者的工作均暗示了分生孢子參與了原基形成的有性過程。值得一提的是譚昊等2016年發(fā)表的專利，利用羊肚菌分生孢子進(jìn)行“人工授粉”更加明確了羊肚菌菌絲與分生孢子參與了原基形成的有性過程[9-10，22]。以上觀點(diǎn)與作者的觀察研究結(jié)果相吻合。

以前所有研究羊肚菌原基形成的文獻(xiàn)均缺乏原基形成期的顯微照片做為論證的依據(jù)，希望作者在近年來的幾篇相關(guān)論文[9-10]中所提供的系列顯微照片能幫助人們更加清晰地認(rèn)識羊肚菌原基的形成過程和機(jī)理。至于羊肚菌“原生單一菌絲”生成與發(fā)育及其與分生孢子作用的詳細(xì)過程還需要進(jìn)一步更加深入的研究。