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摘要：栽培双孢蘑菇必须通过覆土才能形成子实体，但是目前关于覆土刺激双孢蘑菇原基形成的机制还不是非常清楚。从覆土的物理性质、化学性质、微生物的作用3个方面阐述了覆土对双孢蘑菇子实体形成的作用，着重介绍了覆土层中微生物与双孢蘑菇子实体形成的关系、不同覆土材料的特性及其对双孢蘑菇产量的影响，以期对双孢蘑菇覆土机制的进一步研究提供参考。
关键词：双孢蘑菇；原基形成；覆土；机制
中图分类号： S359；S646.1 10.4 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2014）03-0179-04
双孢蘑菇（Agaricus bisporus）别称白蘑菇、蘑菇、洋蘑菇、西洋松茸，由于其栽培起源于300多年前的法国，因此又有“法国蘑菇”之称。双孢蘑菇是一种目前世界上栽培最广、规模最大、产量最多的全球性食用菌[1]，我国是双孢蘑菇的生产大国，出口量位居世界第一。覆土层是一种用来覆盖在培养料上的物质[2]，当双孢蘑菇的菌丝在培养料中生长并吃透料后，此时在料面上覆盖1层覆土，等菌丝长到覆土层后，降低温度、增加空气和覆土层的湿度，菌丝就开始扭结，形成子实体原基，原基不断生长就发育成可采收的蘑菇。双孢蘑菇子实体原基的形成过程有以下几个步骤：首先是许多菌丝相连并扭结在一起形成一条条菌索；然后在菌索特定部位的菌丝出现大量分支组成的菌丝团，这就是子实体原基；再由原基进一步分化发育成成熟的子实体[3]。如果不覆土，一般的双孢蘑菇就不能形成子实体原基。双孢蘑菇子实体的形成是非常复杂的生物学现象，至今还存在许多不清楚的地方，但是已经知道覆土在双孢蘑菇的栽培过程中起重要的作用，因为覆土提供的双孢蘑菇生长环境的变化使得双孢蘑菇由营养生长转向生殖生长[4]，同时覆土也是双孢蘑菇产量、质量和商业蘑菇均一性的主要影响因子[5]。尽管覆土的确切作用机理还不是很清楚，但人们普遍认为是覆土层特定的物理特性、化学性质和微生物的活动对双孢蘑菇子实体的形成起作用[6]。
1 覆土层的理化特性对子实体形成的影响
覆土层最重要的物理性质是能够提供双孢蘑菇菌丝生长和发育所需的水分，从而使其继续发展为子实体。其主要功能是防止料面干燥，为子实体提供支撑作用，也可以防止多次浇水对双孢蘑菇的结构造成破坏[7-8]。一般来说，双孢蘑菇子实体的含水量约为90%，因此尽量多提供可供利用的水分是增加产量的关键，而子实体中的水分主要来源于覆土材料和培养料，可见覆土是蘑菇生长发育所需水分的重要来源之一，此外高持水率也是优良覆土材料的重要特性之一。双孢蘑菇菌丝的延伸速度与覆土层的湿度是紧密相关的[9]，双孢蘑菇产量在第二潮时最大，而这时覆土层的基质势迅速下降。
覆土材料的透气性和吸附力对双孢蘑菇原基的形成也非常重要，李荣春用泥炭、树皮、椰子纤维、活性炭、无烟煤、褐煤、沸石和硅胶等8种材料进行覆土试验，结果表明，活性炭、椰子纤维、泥炭土上的双孢蘑菇子实体原基数量显著高于其他材料，且原基既能在有机材料上发生又能在无机材料上发生，与覆土材料的化学性质不相关，但在有机材料上比无机材料上能产生更多的原基[10]。无论使用无菌还是有菌的活性炭栽培双孢蘑菇，都能产生大量的原基，Long等也发现，以无菌活性炭为覆土材料，由于活性炭具有较高的吸附性能，因而能吸附某些抑制双孢蘑菇原基产生的物质（即结实基因表达），从而使原基发生[11]。在培养料中的双孢蘑菇菌丝生长时会产生一些挥发性的碳氢化合物，如氯甲烷、氧硫化碳、二硫化碳、乙烯等，其中乙烯被发现与子实体的形成有关，在原基向子实体发展的过程中，乙烯含量迅速增加[12]；此外一种挥发性的物质1-辛烯-3-醇会抑制原基进一步形成[13]。还有一种理论是在对覆土进行热处理时，活性炭会影响覆土层水分中CO2的反应[14]，由于活性炭能吸收CO2[15]，因此在覆土层和培养料层之间会产生CO2梯度，而CO2浓度降低会诱导双孢蘑菇原基的形成。Tschierpe等观察到线状的蘑菇菌丝只要在低浓度的CO2中就可以产生子实体[16]。在没有灭菌的覆土里，CO2参与蘑菇的代谢活动，并与覆土层中的水分反应而转化成碳酸，接着与碳酸钙反应并释放出Ca2 和HCO3-，因此认为直接影响蘑菇菌丝生长方式的不是CO2，而是其水解产物——HCO3-。Masaphy等研究发现，蘑菇在营养生长时，其菌丝表面附有草酸钙结晶，而在覆土层中原基形成前的菌丝表面没有发现草酸钙结晶[17]。在热处理草炭和碳酸钙时，碳酸氢盐-二氧化碳缓冲发生还原反应可引起与草酸反应的钙减少[14，18]，覆土层中以还原态存在的铁会抑制蘑菇的生长，而草酸是铁的络合物，活性炭则能够吸收Fe2 的螯合物[14，19]。
此外，保持覆土层中较低的营养水平和较低的盐离子浓度有利于保持水分，从而促进双孢蘑菇原基的形成；覆土层中盐浓度过高则会抑制双孢蘑菇原基的形成[7，18]。Gülser等使用4种不同的材料进行覆土，发现覆土中盐浓度和双孢蘑菇的产量呈负相关，覆土中较低的盐浓度能够显著增加双孢蘑菇的产量[4]；还有研究发现，覆土层中铁的浓度与蘑菇产量呈正相关，而高浓度的钾、镁能抑制双孢蘑菇子实体的形成[3]。此外，优良覆土层的pH值应呈中性或微碱性，具有碳酸钙缓冲、高阳离子交换能力，同时含有镁含量低、毒性低的物质，这些均有利于双孢蘑菇原基的形成并转化成子实体。覆土中总氮浓度应保持在0.7%～0.8%[3]。原基的形成还与双孢蘑菇自身的遗传特性有关，有研究表明，对6个品种的双孢蘑菇分别使用灭菌和不灭菌的覆土材料，所有品种在不灭菌的覆土条件下都能产生数量不同的原基，只有B430品种能够在无菌的覆土条件下长出少量原基，其他的品种都不能在无菌条件下产生原基[20]。
2 覆土层的微生物作用
土壤微生物能够参与许多生态系统中的各种生化过程，其中包括能量和营养物质循环及各类有机质的转化。关于覆土层中微生物对双孢蘑菇子实体形成的作用存在争议，最初对蘑菇覆土层中的微生物作用进行研究发现，微生物对蘑菇子实体的生长无关，因为在覆土灭菌进行出菇试验中，有的也有子实体原基发生。说明灭菌覆土是由于经高压灭菌后产生了抑制出菇的物质，并不是因为没有微生物才导致长不出菇的[20]。在研究双孢蘑菇原基发生时发现，在不同的蘑菇品种和不同的培养基条件下，原基的发生数量都不同。有研究认为，蘑菇原基的形成依赖于培养基的种类、碳源、CO2等环境条件，而不受臭味假单孢菌或其他细菌悬浮液或过滤液的影响[21]。与此同时，Eger提出不同的观点，他最早提出蘑菇从营养生长向生殖生长转化的关键取决于覆土层微生物的活动[22]，而后有关这方面的文献报告也日益增多。许多支持此观点的学者认为，蘑菇子实体原基的形成除与覆土层的理化性质有关外，还和微生物密切相关。覆土层中微生物数量和组成的变化与蘑菇生长特性，如原基发生早晚、发生量、子实体数量及产量等密切相关[23]。Hayes等在琼脂培养基上用从商业栽培的覆土层中分离出的臭味假单孢菌（Pseudomonas putida）诱导出了蘑菇子实体原基，并在琼脂培养基上研究臭味假单孢菌对绒状和索状蘑菇菌丝的影响时发现，假单孢杆菌是蘑菇子实体发生所必需的[24-25]。由此可以认为，臭味假单孢杆菌在蘑菇子实体发生中起重要作用[26]。
关键词：双孢蘑菇；原基形成；覆土；机制
中图分类号： S359；S646.1 10.4 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2014）03-0179-04
双孢蘑菇（Agaricus bisporus）别称白蘑菇、蘑菇、洋蘑菇、西洋松茸，由于其栽培起源于300多年前的法国，因此又有“法国蘑菇”之称。双孢蘑菇是一种目前世界上栽培最广、规模最大、产量最多的全球性食用菌[1]，我国是双孢蘑菇的生产大国，出口量位居世界第一。覆土层是一种用来覆盖在培养料上的物质[2]，当双孢蘑菇的菌丝在培养料中生长并吃透料后，此时在料面上覆盖1层覆土，等菌丝长到覆土层后，降低温度、增加空气和覆土层的湿度，菌丝就开始扭结，形成子实体原基，原基不断生长就发育成可采收的蘑菇。双孢蘑菇子实体原基的形成过程有以下几个步骤：首先是许多菌丝相连并扭结在一起形成一条条菌索；然后在菌索特定部位的菌丝出现大量分支组成的菌丝团，这就是子实体原基；再由原基进一步分化发育成成熟的子实体[3]。如果不覆土，一般的双孢蘑菇就不能形成子实体原基。双孢蘑菇子实体的形成是非常复杂的生物学现象，至今还存在许多不清楚的地方，但是已经知道覆土在双孢蘑菇的栽培过程中起重要的作用，因为覆土提供的双孢蘑菇生长环境的变化使得双孢蘑菇由营养生长转向生殖生长[4]，同时覆土也是双孢蘑菇产量、质量和商业蘑菇均一性的主要影响因子[5]。尽管覆土的确切作用机理还不是很清楚，但人们普遍认为是覆土层特定的物理特性、化学性质和微生物的活动对双孢蘑菇子实体的形成起作用[6]。
1 覆土层的理化特性对子实体形成的影响
覆土层最重要的物理性质是能够提供双孢蘑菇菌丝生长和发育所需的水分，从而使其继续发展为子实体。其主要功能是防止料面干燥，为子实体提供支撑作用，也可以防止多次浇水对双孢蘑菇的结构造成破坏[7-8]。一般来说，双孢蘑菇子实体的含水量约为90%，因此尽量多提供可供利用的水分是增加产量的关键，而子实体中的水分主要来源于覆土材料和培养料，可见覆土是蘑菇生长发育所需水分的重要来源之一，此外高持水率也是优良覆土材料的重要特性之一。双孢蘑菇菌丝的延伸速度与覆土层的湿度是紧密相关的[9]，双孢蘑菇产量在第二潮时最大，而这时覆土层的基质势迅速下降。
覆土材料的透气性和吸附力对双孢蘑菇原基的形成也非常重要，李荣春用泥炭、树皮、椰子纤维、活性炭、无烟煤、褐煤、沸石和硅胶等8种材料进行覆土试验，结果表明，活性炭、椰子纤维、泥炭土上的双孢蘑菇子实体原基数量显著高于其他材料，且原基既能在有机材料上发生又能在无机材料上发生，与覆土材料的化学性质不相关，但在有机材料上比无机材料上能产生更多的原基[10]。无论使用无菌还是有菌的活性炭栽培双孢蘑菇，都能产生大量的原基，Long等也发现，以无菌活性炭为覆土材料，由于活性炭具有较高的吸附性能，因而能吸附某些抑制双孢蘑菇原基产生的物质（即结实基因表达），从而使原基发生[11]。在培养料中的双孢蘑菇菌丝生长时会产生一些挥发性的碳氢化合物，如氯甲烷、氧硫化碳、二硫化碳、乙烯等，其中乙烯被发现与子实体的形成有关，在原基向子实体发展的过程中，乙烯含量迅速增加[12]；此外一种挥发性的物质1-辛烯-3-醇会抑制原基进一步形成[13]。还有一种理论是在对覆土进行热处理时，活性炭会影响覆土层水分中CO2的反应[14]，由于活性炭能吸收CO2[15]，因此在覆土层和培养料层之间会产生CO2梯度，而CO2浓度降低会诱导双孢蘑菇原基的形成。Tschierpe等观察到线状的蘑菇菌丝只要在低浓度的CO2中就可以产生子实体[16]。在没有灭菌的覆土里，CO2参与蘑菇的代谢活动，并与覆土层中的水分反应而转化成碳酸，接着与碳酸钙反应并释放出Ca2 和HCO3-，因此认为直接影响蘑菇菌丝生长方式的不是CO2，而是其水解产物——HCO3-。Masaphy等研究发现，蘑菇在营养生长时，其菌丝表面附有草酸钙结晶，而在覆土层中原基形成前的菌丝表面没有发现草酸钙结晶[17]。在热处理草炭和碳酸钙时，碳酸氢盐-二氧化碳缓冲发生还原反应可引起与草酸反应的钙减少[14，18]，覆土层中以还原态存在的铁会抑制蘑菇的生长，而草酸是铁的络合物，活性炭则能够吸收Fe2 的螯合物[14，19]。
此外，保持覆土层中较低的营养水平和较低的盐离子浓度有利于保持水分，从而促进双孢蘑菇原基的形成；覆土层中盐浓度过高则会抑制双孢蘑菇原基的形成[7，18]。Gülser等使用4种不同的材料进行覆土，发现覆土中盐浓度和双孢蘑菇的产量呈负相关，覆土中较低的盐浓度能够显著增加双孢蘑菇的产量[4]；还有研究发现，覆土层中铁的浓度与蘑菇产量呈正相关，而高浓度的钾、镁能抑制双孢蘑菇子实体的形成[3]。此外，优良覆土层的pH值应呈中性或微碱性，具有碳酸钙缓冲、高阳离子交换能力，同时含有镁含量低、毒性低的物质，这些均有利于双孢蘑菇原基的形成并转化成子实体。覆土中总氮浓度应保持在0.7%～0.8%[3]。原基的形成还与双孢蘑菇自身的遗传特性有关，有研究表明，对6个品种的双孢蘑菇分别使用灭菌和不灭菌的覆土材料，所有品种在不灭菌的覆土条件下都能产生数量不同的原基，只有B430品种能够在无菌的覆土条件下长出少量原基，其他的品种都不能在无菌条件下产生原基[20]。
2 覆土层的微生物作用
土壤微生物能够参与许多生态系统中的各种生化过程，其中包括能量和营养物质循环及各类有机质的转化。关于覆土层中微生物对双孢蘑菇子实体形成的作用存在争议，最初对蘑菇覆土层中的微生物作用进行研究发现，微生物对蘑菇子实体的生长无关，因为在覆土灭菌进行出菇试验中，有的也有子实体原基发生。说明灭菌覆土是由于经高压灭菌后产生了抑制出菇的物质，并不是因为没有微生物才导致长不出菇的[20]。在研究双孢蘑菇原基发生时发现，在不同的蘑菇品种和不同的培养基条件下，原基的发生数量都不同。有研究认为，蘑菇原基的形成依赖于培养基的种类、碳源、CO2等环境条件，而不受臭味假单孢菌或其他细菌悬浮液或过滤液的影响[21]。与此同时，Eger提出不同的观点，他最早提出蘑菇从营养生长向生殖生长转化的关键取决于覆土层微生物的活动[22]，而后有关这方面的文献报告也日益增多。许多支持此观点的学者认为，蘑菇子实体原基的形成除与覆土层的理化性质有关外，还和微生物密切相关。覆土层中微生物数量和组成的变化与蘑菇生长特性，如原基发生早晚、发生量、子实体数量及产量等密切相关[23]。Hayes等在琼脂培养基上用从商业栽培的覆土层中分离出的臭味假单孢菌（Pseudomonas putida）诱导出了蘑菇子实体原基，并在琼脂培养基上研究臭味假单孢菌对绒状和索状蘑菇菌丝的影响时发现，假单孢杆菌是蘑菇子实体发生所必需的[24-25]。由此可以认为，臭味假单孢杆菌在蘑菇子实体发生中起重要作用[26]。