专利名称:一种块菌与菌根合成方法
技术领域:
本发明属于生物技术领域,具体涉及印度块菌(中 华块菌)与华山松菌根的合成方法。
背景技术:
块菌(truffles)属于松、栎等林下土中生的外 生菌根食用真菌(edible ectomycorrhizal fungi),由于富含有 蛋白质等营养物质及特殊催欲类化合物和人类免疫系统调节物 质,成为高蛋白、低脂肪、食疗兼顾的绿色生态功能性食品,在 欧洲乃至全球倍受青睐,被誉为厨房里的"黑钻石",是世界上 迄今最为昂贵的天然食品。我国每年出口印度块菌(中华块菌) 360多吨,成为山地林区脱贫致富的新型野生菌根食用菌。并且越 来越受到人们的普遍欢迎,需求日益旺盛。由于所采集的块菌完 全依赖于林下自然资源,自然产量已供不应求;特别是商业化地 毯式的采集方式,自然生存状况受到极大的干扰和破坏,近些年 来已导致自然产量大幅度降低;若不采取相应措施,几年之后必 然成为濒危物种,乃至消失灭绝。如何实现块菌类菌根野生食用 菌持续利用已成为世界性难题和创新性研究的热焦点问题。因此, 首先用块菌菌种与无菌树苗在胁迫的条件下合成菌根苗,在人工 菌根合成的基础上,进行块菌人工栽培种植已成为块菌持续发展 的必然要求和必由之路。其中块菌苗菌根的合成成为块菌栽培的 关键技术。迄今,现有技术中未见有印度块菌(中华块菌)与华 山松菌根合成方法的报道和记载。
发明内容
本发明的目的在于提供一种印度块菌(中华块菌) 与华山松菌根合成方法。该方法涉及一系列程序步骤,即华山松 种子和块菌菌种子实体的筛选、无菌树苗的培育、菌剂制备、培 养基质的配置、优选及其接种,菌根苗的培养与菌根形态解剖及 分子的检测和确认,移植栽培,以最终实现人工栽培块菌。
为了实现本发明的上述目的,本发明提供了如下的技术方案 中华块菌与华山松菌根合成方法,包括下述步骤
(1) 华山松播种和育苗,
A、 取4-8°C冰箱内保藏2-12个月的华山松种子,30%&02浸 泡2小时,无菌水冲洗数次,弃去漂浮的种子,再用无菌水浸泡 48小时,捞出,用机械方式使种子轻微破口 ,复用75%酒精棉纱 擦拭消毒,放培养皿中备用;
B、 基质备用,取未过筛蛭石与珍珠岩按体积比1/1混匀,加 入水使其含水量达30%, 121-126°C下高压蒸汽灭菌1小时;或者 取新生产的蛭石和珍珠岩;
C、 播种,将(1) A步骤中备好的种子,以开口端向下的方 向播入基质,播种深度为1.5-2 cm;
D、 育苗;
(2) 中华块菌菌剂制备和接种,
A、菌剂制备,选2-3月份产的成熟中华块菌,显微镜下观察 孢子形态,黑褐色孢子与未成熟黄褐色孢子的比例达95:5为成熟 子囊果,成熟子囊果用自来水清洗干净后,无菌水冲洗3遍,4-8°C冷藏10-20天后,再在-24。C冷冻保存不超过18个月备用;菌剂 制备前将冷冻子囊果取出,自然解冻,将每一子囊果切为数块,
放置于搅拌机中,加无菌水粉碎,显微镜下镜检,确定95%的子囊 游离,5%的孢子从子囊分离出为止,菌剂的浓度为每克子囊果/水 二 1/3-5;
B、 接种基质制备及pH值调整,腐殖质土过筛,适量拌入水, 使水分含量30%,高压灭菌3小时备用;腐殖质、水、蛭石以体积 比1/1/1的比例混合,加入石灰粉,混匀,调整pH为7,备用;
C、 接种,按每株接种5xl07个孢子的量折算出每株需接种的 菌剂的体积,取菌剂浇入基质,拌匀;将步骤(1)所得幼苗自育 苗基质中取出,去根末端,将菌的根系全部浸入步骤(2) A制备 的菌剂后取出,植入步骤(2) B的接种基质;
(3)菌根苗培育,苗置于自然通风大棚,自来水浇灌,干温 交替培养,培养温度10-30°C,太阳光照10-H小时。
本发明技术方案的提出基于下述的块菌菌根合成原理印度 块菌(中华块菌)是一种与木本(主要为松科Pinaceae、壳斗科 Fagaceae、榛科Corylaceae、桦木科Betulaceae等)植物开;成夕卜 生菌根的共生性地下生真菌,其生长发育及子实体形成都必须与 这些植物的根系共生才能实现。因此采用人工合成的基质培育树 苗,用块菌的组织和孢子制成菌种菌剂接种,在人为控制的条件 下,满足块菌菌剂孢子萌发感染树苗幼根的需求,促成菌根的形 成,把合成的菌根树苗种植栽培在适宜的山地(PH值7-7.6、炭 氮比C/N二10),以实现块菌的人工栽培,确保持续发展。本发明印度块菌(中华块菌)与华山松菌根合成的方法,优化 了菌根树苗的培育、培养基质和菌剂制作及菌根合成和菌根的检 测与确认。
本发明具体的合成步骤和技术方法如下
1. 基质制备与育苗
基质制备蛭石与珍珠岩按体积比1/1混匀,加入自来水使 其含水量达30%,121-126。C下高压蒸汽灭菌1小时后冷却备用(若 为新生产的蛭石和珍珠岩也可不必灭菌,可直接使用)。
播种与育苗挑选成熟饱满的种子,用75%酒精表面消毒灭菌, 以机械的方法使其开裂微口 ,开口端向下播入上述基质。播种深
度1.5-2 cm为宜;要适时浇灌;播种后第10日开始出芽,30日 后几乎全部种子出芽完成,萌发率的统计从第6日至第30日;苗 龄在1.5-3月时即可接种。
2. 菌剂及其制备
子实体筛选与保藏首先显微镜检鉴定印度块菌(中华块菌), 确认块菌子实体准确无误,避免其他块菌混入;从中选取成熟的 印度块菌,以深黑褐色的孢子量比率达95%以上的为成熟子囊果; 冲刷清洗去除泥土后,用无菌水冲洗;4-8°C冷藏箱保藏10-20天 后,移入-24°C冷冻室保存备用。
菌剂制备冷冻子囊果自然解冻,用小刀将每一子囊果切为 数块;将小切块放置于搅拌机中,加无菌水粉碎,显微镜下镜检, 以确定无肉眼可见的组织块,使95%的子囊游离,约5%的孢子从 子囊分离出为止。菌剂的浓度以每克子囊果/水二 lg/3-5ml为宜。3. 接种
基质制备及PH值调整腐殖质土过筛,适量拌入水,水分含 量30%,高压灭菌3小时备用;灭菌后的腐殖质与蛭石以体积比
1/1的比例混均,加入石灰粉,充分混匀,调整pH值为7—7.6
时即可备用。
接种与培育根据每株接种含有5xl07个孢子菌剂的剂量要
求,取上述制成的菌剂原液稀释20倍,取5ml稀释菌液移入基质, 搅拌均匀;取上述培养的幼苗剪去根端,并将整个根系浸入稀释 菌剂之后移植基质培育。接种后的幼苗置于自然通风大棚培育。
4. 菌根形态及分子水平验证
外观特征菌根形成后菌根末级分枝棒状或近圆柱状,表面
光滑,有时具外延菌丝,最末端淡黄色至近白色,向基部颜色渐
深,常形成深浅相间的蛇纹样斑;菌套明显,有时表面覆盖外延
菌丝,菌套细胞不透明。抽样统计每株菌根数量均为700-800个, 单株根系感染率达95%以上。
解剖特征外菌套平面观非胶质化,拟薄壁组织 (pseudoparenchymatous tissue) M 型,表面具表皮样细胞 (epidermal cells )。内菌套平面观介于疏丝组织型 (pletenchymatous tissue)与拟薄壁组织型之间,近H型,多 数部位近哈蒂氏状(Hartig net-like),菌丝排列较紧密,粗2 - 4 pm,薄壁,无色;外延菌丝伸长,近等粗,圆柱状,薄壁,少分 枝,无色。
分子水平验证经过制菌剂子实体和截取华山松菌根树苗菌 根总DNA的提取,采用了改进的CTAB法和真菌DNA试剂盒、PCR扩增及ITS1/ITS4和ITS4/ITS5对比分析,分别都得到100%的一 致性,表明所培育获得的华山松幼苗菌根是由印度块菌菌丝侵入 形成的;确认华山松印度块菌菌根合成成功。
具体实施例方式为了更好地了解本发明,下面用本发明的实 施例证来进一步说明本发明的内容,但本发明的内容并不局限于 此。
实施例1:
印度块菌(中华块菌)与华山松菌根苗合成方法 1、华山松育苗
(1) '备种
秋季采集成熟华山松种子,4-8。C冰箱内保藏,保藏期不超过 l年。用前取出,30%&02浸泡2小时,其间搅动数次一无菌水冲 洗数次一弃去漂浮的种子一无菌水浸泡48小时,捞出一用机械方 式,使种子轻微破口一复用75%酒精棉纱擦拭消毒,放培养皿中备 用。
(2) 基质
蛭石(未过筛)与珍珠岩按体积比1/1混匀,加入自来水使 其含水量达30%, 121-126°C下高压蒸汽灭菌1小时;若为新生产 的蛭石和珍珠岩也可不灭菌直接使用。
(3) 播种
将备好的种子,以开口端向下的方向播入基质。播种深度为 1.5-2 cm;容器为425 x 340x 200 mm透水塑料筐。(4)育苗
自来水浇灌;播种后第10日开始出芽,30日后几乎全部种子 出芽完成,萌发率的统计从第6日至第30日,发芽率约为80%;
苗龄1. 5-3月时即可接种。 2、菌剂
选2-3月份国产成熟印度块菌(中华块菌),不分大小;显微
镜下镜检孢子形态等分类学特征以确定种的正确性;孢子成熟度, 即以黑褐色孢子(成熟)与黄褐色孢子(未成熟)的比例达95 : 5。 硬毛刷在自来水中洗刷去表面泥土并清洗至无泥土残留,无菌水 冲洗3遍;4-8。C冷藏10-20天后,-24。C冷冻保存;保存期不应 超过18个月。
菌剂制备前将冷冻子囊果从冰箱内取出,自然解冻。解冻后 用小刀将每一子囊果切为数块;将切块放置于PHILIPS HR2839型 二合一搅拌机中,每次放子囊果约200g,加无菌水粉碎,最初加 水少许,后逐渐增加水量,粉碎约3-4分钟,显微镜下镜检,以 确定无肉眼可见的组织块,95%的子囊彼此分离,约5%以上的孢子 从子囊内分离出为止。菌剂的浓度以每克子囊果/水=lg/3-5ml 为宜。
孢子计数菌剂原液充分搅匀,在容器上中下部位各取lml, 置于3个量筒内,量筒内lml稀释至10ml,搅匀;每一量筒上中 下部各取一滴,置血球计数板;算出单位体积原液折合的孢子数 目;同时,取原液10ml菌剂以无菌水稀释20倍后置烧杯中供接 种时蘸根。 '3、 接种
(1) 基质制备及PH值确定
腐殖质2目过筛,适量拌入自来水,使水分含量约30%, 121-126° C高压蒸汽灭菌3小时;以上高压灭菌后的腐殖质与蛭石
(灭菌或否)以体积比1/l的比例混合后备用;
以上基质取一定质量(如100g),分为4等份,在各等份中分 别加入不同质量的熟石灰粉,充分混匀,每份各取30ml,加入150ml 蒸馏水,其间搅'动数次,l小时后,用精密pH试纸(5. 5-9. 0)测 得每份基质的PH值。计算或推算pH为7_7.6时基质与石灰的质 量比。按以上比例在基质中加入石灰,充分混匀后备用。
(2) 接种
方法按每株接种5xl()7个孢子的量折算出每株需接种的菌剂 原液的体积,如菌剂原液稀释20倍后,以量筒量取5 ml菌剂后 浇入基质,将菌剂与基质拌匀备用;幼苗自育苗基质中取出,用 剪刀剪去根的末端以促使生出更多的侧根;将根系全部浸没入步 骤2制备的稀释菌剂后取出,容器底部1/5放入接种基质后将幼 苗植入;基质占容器容积的4/5。
4、 菌根苗培育
接种苗置于自然通风大棚,自来水浇灌,干温交替,培养温 度10-30°C,每天光照10-14小时。
5、 菌根形态
接种后约需3-5个月,块菌菌丝侵入幼苗根系形成菌根。确 认菌根是否形成,需要从菌根形态及其解剖特征和分子水平(即亲子鉴定)予以确认。
夕卜观牛寺征菌根系统 (mycorrhizal systems ) 二叉状 (dichotomous),有时近珊瑚状(coralloid)或介于以上两种类 型之间,偶简单不分枝(unramified),总长2-4.6 mm,具1- 4 级次生分枝,有时数个具3-4级分枝的菌根沿根紧密排列形成近 簇状;末级分枝棒状或近圆柱状,顶端直,长0.8-3.9 min,顶端 直径(220) 350 - 500 Mm,基部粗250-350 jam,表面光滑,有时 具外延菌丝,最末端淡黄色至近白色,较小黄褐色或红褐色,向 基部颜色渐深,偶顶端与基部同色,常形成深浅相伺的蛇纹样; 菌套明显,有时表面覆外延菌丝,菌套细胞不透明;皮层细胞不 可见;外延菌丝缺或仅限于最末一级分枝,长,白色,明显。菌 索末见。菌核末见。
解剖特征外菌套平面观非胶质化,拟薄壁组织 (pseudoparenchymatous t issue) M型(依Agerer, 1987-2002), 表面具表皮样细胞(epidermal cells),不具菌丝网(hyphal nets),细胞薄壁,黄褐色,常局部菌丝颜色较深,表面光滑无附 属物,长10 - 25 Mm,粗(5) 8 - 20 jim,每20 )umX 20 方块 内7- IO个细胞(包含完整的与仅部分位于样方的细胞)。内菌套 平面观介于疏丝组织型(pletenchymatous tissue)与拟薄壁组 织型之间,接近H型(依Agerer, 1987-2002),多数部位近哈蒂 氏状(Hartig net-like),菌丝排列较紧密,粗2- 4 ^n,薄壁, 无色;外延菌丝伸长,近等粗,圆柱状,粗2-3pm,薄壁,少分 枝,无色。锁状联合缺。囊状体和厚垣孢子缺。
分子水平验证经过制菌剂子实体和截取华山松菌根树苗菌 根总DNA的提取,采用了改进的CTAB法和真菌DNA试剂盒、PCR扩增及ITS1/ITS4禾n ITS4/ITS5对比分析,分别都得到100%的一 致性,表明所培育获得的华山松幼苗菌根是由印度块菌菌丝侵入 形成的;确认华山松印度块菌菌根合成成功。
菌根数量抽样统计每株菌根数量为700-800个,单株根系 感染率(菌根数/ (不感染根尖数+菌根数)为95%。
注此处"一个菌根"的定义为由连续的可识别的菌套所 覆盖的区域所形成一个单元。多分枝的菌根,若由连续的菌套所 覆盖,视为一个菌根。
与现有技术相比,本发明具备的优益性在于
本发'明为实现国产印度块菌及其近缘种的人工栽培奠定了必 备的关键技术。通过本发明实现了国产块菌与华山松菌根的合成, 利用本方法可以大批量规模化合成培育菌根树苗,为下一步块菌 的人工种植产业化提供技术保障。本发明可应用于荒山土壤修复 与改良、植树造林及植被的修复与重建,对于开发利用石灰岩山 地区及偏僻山地林区具有巨大潜力和广阔的应用前景。本发明的 方法操作简易,容易广泛应用与推广。本发明为生物学(微生物 学、菌物学)与农学与林学(栽培学和林业)及其交叉学科菌根
学Mycorrhizology领域的技术交叉,汲取了多个学科的多重优点, 具有实用简便的优势。
权利要求
1、中华块菌与华山松菌根合成方法,包括下述步骤(1)华山松播种和育苗,A、取4-8℃冰箱内保藏2-12个月的华山松种子,30%H2O2浸泡2小时,无菌水冲洗数次,弃去漂浮的种子,再用无菌水浸泡48小时,捞出,用机械方式使种子轻微破口,复用75%酒精棉纱擦拭消毒,放培养皿中备用;B、基质备用,取未过筛蛭石与珍珠岩按体积比1/1混匀,加入水使其含水量达30%,121-126℃下高压蒸汽灭菌1小时;或者取新生产的蛭石和珍珠岩;C、播种,将(1)A步骤中备好的种子,以开口端向下的方向播入基质,播种深度为1.5-2cm;D、育苗;(2)中华块菌菌剂制备和接种,A、菌剂制备,选2-3月份产的成熟中华块菌,显微镜下观察孢子形态,黑褐色孢子与未成熟黄褐色孢子的比例达95∶5为成熟子囊果,成熟子囊果用自来水清洗干净后,无菌水冲洗3遍,4-8℃冷藏10-20天后,再在-24℃冷冻保存不超过18个月备用;菌剂制备前将冷冻子囊果取出,自然解冻,将每一子囊果切为数块,放置于搅拌机中,加无菌水粉碎,显微镜下镜检,确定95%的子囊游离,5%的孢子从子囊分离出为止,菌剂的浓度为每克子囊果/水=1/3-5;B、接种基质制备及pH值调整,腐殖质土过筛,适量拌入水,使水分含量30%,高压灭菌3小时备用;腐殖质、水、蛭石以体积比1/1/1的比例混合,加入石灰粉,混匀,调整pH为7,备用;C、接种,按每株接种5×107个孢子的量折算出每株需接种的菌剂的体积,取菌剂浇入基质,拌匀;将步骤(1)所得幼苗自育苗基质中取出,去根末端,将菌的根系全部浸入步骤(2)A制备的菌剂后取出,植入步骤(2)B的接种基质;(3)菌根苗培育,苗置于自然通风大棚,自来水浇灌,干温交替培养,培养温度10-30℃,太阳光照10-14小时。
2、按照权利要求1所述的方法,其特征在于 (1)华山松种子筛选和育苗,A、种子的筛选与消毒杀菌选取保藏在4-8°C冰箱1年以内 的华山松种子,用30%&02浸泡2小时,期间每15分钟搅拌1次, 之后无菌水冲洗4-5次,弃去漂浮的种子,再用无菌水浸泡48小 时,捞出,用机械方式使种子轻微破口,反复用75%酒精棉纱擦拭 消毒,置于培养皿中备用;B、基质的制备取未过筛的蛭石与珍珠岩按体积比1/1的 比例混匀,加入水使其含水量达30%,在121-126°C下高压蒸汽灭菌锅内灭菌1个小时;将制备好的基质在无菌的条件下分装入容 器为425 x 340x 200 mm透水塑料容器备用;C、播种将(1) A步骤中备好的种子,以开口端向下的方向播入步骤(O B制备好的基质容器内,播种深度为1.5-2 cm, 覆盖培养;D、育苗无菌水浇灌;播种后通常第10日开始出芽,30 日种子出芽大部分完成;苗龄在1. 5-3月时开始接种。'(2)印度块菌菌剂制备和接种,A、 菌剂制备选取成熟的印度块菌即中华块菌子实体,显微镜下镜检确认子实体准确,并检查无其它块菌混入;镜检观察到 黑褐色孢子达到95%以上子实体为成熟的子囊果;成熟子囊果用毛 刷及自来水清洗干净后,无菌水冲洗3-4遍,置4-8。C冷藏冰箱 内冷藏10-20天后,移入-24。C冷冻保藏箱内保藏备用;保藏时间不超过18个月;菌剂制备前将冷冻子囊果取出,自然解冻,将每一子囊果切为数块,放置于搅拌机中,加无菌水粉碎;显微镜下镜检,确定 95%以上的子囊游离,5%的孢子从子囊中分离出为止;菌剂的浓度 为每克子囊果用水3-5 ml稀释为宜,制成菌剂原液备用;用时可 再稀释20倍;B、 接种基质制备及pH值调整腐殖质土过筛,适量拌入水, 使水分含量达30%,高压灭菌3小时;灭菌后的腐殖质与蛭石以体 积比1: 1的比例混均;加入适量石灰粉,混匀调整pH值为7—7.6 为宜,备用;C、接种,按每株需接种5"07个孢子的量折算出每株需接种的菌剂的体积,取菌剂原液稀释后浇入上述灭菌后的基质内,充 分拌匀;将步骤(1)所得无菌幼苗自育苗基质中取出,剪去根末 端,将幼苗根系全部浸入步骤(2) A制备的菌剂稀释夜中沾取孢子菌剂后取出,.植入步骤(2) B制备的接种基质中培养;(3)菌根幼苗的培育与管理接种幼苗置于自然通风的塑料大棚内,自来水浇灌,干湿交替培养,培养温度为10-26°C,每天 光照10-14小时;华山松印度菌根苗培育5-6个月后,移植。
全文摘要
中华块菌与华山松菌根合成方法,涉及一系列程序步骤,即华山松种子和块菌菌种子实体的筛选、无菌树苗的培育、菌剂制备、培养基质的配置、优选及其接种,菌根苗的培养与菌根形态解剖及分子的检测和确认,移植栽培,最终实现人工栽培块菌。
文档编号C12N1/14GK101328464SQ20081005844
公开日2008年12月24日 申请日期2008年5月27日 优先权日2008年5月27日
发明者于富强, 刘培贵, 王向华, 田霄飞, 耿丽英, 邓晓娟, 娟 陈 申请人:中国科学院昆明植物研究所