覆土基质特性对蘑菇菌丝产量的影响及其微生物多样性研究

论文摘要

覆土是蘑菇子实体形成和生长发育的场所,是蘑菇栽培的重要物质基础之一。本文以双孢蘑菇和双环蘑菇作为对象,开展蘑菇覆土专用菌种基质配方及其应用技术研究,开发覆土菌丝促生扩繁技术;通过对不同覆土基质理化性状分析,以及从不同蘑菇生育阶段覆土可培养细菌消长动态、磷脂脂肪酸（PLFA）和细菌DGGE图谱变化特征三个方面对覆土微生物的群落结构与多样性的变化特性进行分析研究,建立了基于理化特性、微生物消长和PCR-DGGE指纹技术的蘑菇优质覆土评价技术体系,并在生产中得到应用和验证。具体结果如下:1不同覆土基质理化性状分析及其对蘑菇生长的影响泥炭持水率高,并且具有均匀、合适的空隙度,结构稳定,反复喷水能保持良好的结构等特性,十分有利于菌丝与子实体的生长发育,是一种良好覆土材料;实验所选取的三种工农业废料,均是较好的覆土替代材料。研究表明:（1）覆土的持水率是影响蘑菇产量的重要因素。（2）蘑菇覆土的空隙度是影响蘑菇菌丝生长的重要理化因素之一,但并非影响蘑菇生长发育的决定性因素。（3）覆土电导率和pH值随机分布偏离系数C值的大小,反映了覆土中蘑菇菌丝的生长量和生长活性,从而进一步可反映出蘑菇子实体形成量和产量。蘑菇产量与覆土持水率正相关,综合覆土成本因素,生产应用以50%泥炭覆土为佳。2蘑菇覆土专用菌种基质配方及其应用技术试验证明,最佳覆土专用菌种基质配方为V配方;双孢蘑菇覆土专用菌种菌丝长满瓶后在18℃～20℃下的适宜后熟培养时间为10d,高温型双环蘑菇为15d。砻糠田土和泥炭覆土以混播法为好,适宜播种量为2.5kg/m3;砻糠河泥覆土可采用面播法播种（播种量1.5kg/m3）,覆土层宜用钉耙打孔、出菇管理前覆一薄层细泥。砻糠田土和泥炭应用覆土菌种可增产15%～20%,砻糠河泥应用覆土菌种可增产12%以上。3不同材料覆土可培养细菌的消长动态覆土层中的细菌数量随着双孢蘑菇和双环蘑菇菌丝的生长而增多;覆土中的细菌数于原基形成时达到首个峰值,进入子实体生长期后,覆土层中的细菌数明显下降,均于子实体采收时为低谷,细菌数分别较原基形成时下降19.63%～52.00%和18.03%～54.55%,采收后随着蘑菇菌丝的恢复生长,细菌数又迅速回升,表明覆土中细菌的消长与蘑菇菌丝生长量和代谢强弱成正相关。覆土中的细菌与蘑菇菌丝存在营养共生关系,细菌量随着蘑菇菌丝在覆土层中生长而显著增加;出菇后,蘑菇菌丝转入生殖生长,至蘑菇采收期,覆土中的细菌量显著下降;采收后的菇潮间隔期,随着蘑菇菌丝恢复生长,细菌量随之显著增加;不同覆土间的细菌量与蘑菇菌丝生物量正相关。4应用磷脂脂肪酸（PLFA）分析法研究蘑菇覆土中的微生物多样性与群落结构蘑菇生长生育过程中覆土中的细菌PLFAs总量和真菌（蘑菇菌丝）PLFAs总量的变化特征相一致,细菌总生物量随着蘑菇菌丝总生物量的增降而增降;同时,研究表明覆土中细菌的生长繁殖不仅与蘑菇菌丝生物量相关,还与蘑菇菌丝代谢活动的强弱有关。在实验分析确定的20种PLFAs（C14～C20）成分中,仅二种细菌PLFA成分的相对丰度随覆土中的蘑菇菌丝生长量的增多而显著提高,而覆土中的大多细菌PLFA成分的相对丰度在蘑菇菌丝生长发育过程中则显著下降,表明蘑菇菌丝有选择地诱导和促进某些细菌类群在覆土中生长繁殖,而相对抑制和减弱了覆土中其它类群细菌的生长繁殖。基于PLFA数据的群组分析结果表明,蘑菇生长不同阶段的覆土层微生物群落结构有显著差异,并且覆土层中微生物结构多样性呈现一种连续、系统的变化。5不同材料覆土中的微生物多样性分子特征不同覆土材料、不同蘑菇栽培期的覆土中的细菌DGGE图谱的条带数量和亮度存在差异,表明其中的种群结构和各种群的细菌数量均存在差异。各覆土的DGGE条带数和亮度均随着蘑菇的生长发育而增多、增强,说明蘑菇的生长发育诱导、改变了覆土中细菌的群落结构和各种群的细菌数量,DGGE分析得出的不同蘑菇生育阶段覆土细菌数量与群落结构的变化特征与可培养细菌和PLFA分析结果基本一致。蘑菇高产覆土的细菌DGGE图谱显示,有3个特异性序列所对应的细菌种群受蘑菇生长发育激发,而大量生长繁殖,表明蘑菇与覆土中这3个特异性序列所对应的细菌存在选择性的共生互养关系。6优质蘑菇覆土评价体系的建立及其应用根据上述研究结果,构建了基于覆土理化特性、微生物消长和微生物多样性分子特征的优质覆土评价技术体系,在我国当前栽培条件下,优质覆土应具备以下特性:（1）在0～-17.28kPa牵力下,具有高扬的水分释放曲线,持水率高于50%;（2）覆土团粒结构均匀一致,空隙度AFP（1）在6%～10%之间;（3）蘑菇菌丝穿透覆土层后（覆土后9d左右）,覆土的电导率随机分布偏离度系数C值高（大于9）、可培养细菌数量比初始值增长100倍以上;（4）覆土细菌DGGE图谱存在3个特异性条带,其亮度随着蘑菇菌丝在覆土中的培育而增强。选取符合上述蘑菇优质覆土评价标准的100%泥炭和1:1的泥炭/田泥混合覆土进行生产性中试应用表明,增产显著。

论文目录

• 致谢
• 前言
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 文献综述
• 1.1 双孢蘑菇的形态结构
• 1.2 双孢蘑菇的研究价值
• 1.2.1 双孢蘑菇的营养价值
• 1.2.2 蛋白质
• 1.2.3 脂肪
• 1.2.4 碳水化合物
• 1.2.5 核酸
• 1.2.6 矿物质及微量元素
• 1.2.7 维生素
• 1.2.8 其他
• 1.2.9 蘑菇产业的社会环境价值
• 1.3 双孢蘑菇生长的营养条件
• 1.3.1 微生物
• 1.3.2 不同发酵期微生物消长规律
• 1.3.3 培养料微生物之间的相互作用
• 1.3.4 菌际微生物
• 1.3.5 营养物质
• 1.4 覆土对双孢蘑菇生长的影响
• 1.4.1 蘑菇代谢产物的作用
• 1.4.2 氧化碳与氧气的作用
• 1.4.3 覆土层微生物作用
• 1.5 国内研究现状
• 第2章 不同覆土基质理化性状分析及其对蘑菇生长影响研究
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 材料
• 2.1.2 持水率（Water retention,WR）测定
• 2.1.2.1 仪器
• 2.1.2.2 测定方法
• 2.1.3 水分释放特性测定
• 2.1.3.1 仪器
• 2.1.3.2 测定方法
• 2.1.4 空隙度（Air-filled porosity,AFP）测定
• 2.1.5 电导率（Electrical conductivity,EC）和pH测定分析
• 2.1.6 压实容重（Compacted Bulk Density,CBD）测定
• 2.1.7 栽培试验
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 不同覆土理化性状
• 2.2.2 不同覆土配方的水分释放特征
• 2.2.3 覆土后电导率与酸碱度变化
• 2.2.4 不同覆土蘑菇出菇量与产量
• 2.3 结论
• 2.4 讨论
• 2.4.1 覆土持水率对蘑菇产量的影响
• 2.4.2 覆土空隙度对蘑菇产量的影响
• 2.4.3 覆土EC与pH值对蘑菇产量的影响
• 第3章 蘑菇覆土专用菌种基质配方及应用技术研究总结
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 菌种基质配方
• 3.1.2 覆土基质配方
• 3.1.3 培养发菌试验
• 3.1.4 栽培筛选试验
• 3.1.5 覆土菌种应用技术试验
• 3.1.5.1 最佳菌龄（后熟培养时间）试验
• 3.1.5.2 不同覆土菌种播种量试验
• 3.1.5.3 拌种方法试验
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 覆土菌种配方发菌培养试验结果
• 3.2.2 栽培筛选试验结果
• 3.2.3 最佳菌龄（后熟培养时间）试验结果
• 3.2.4 不同覆土菌种播种量试验结果
• 3.2.5 覆土菌种不同拌种方法试验结果
• 3.3 结论
• 3.4 讨论
• 第4章 双孢蘑菇、双环蘑菇不同覆土可培养细菌消长动态
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 材料
• 4.1.2 方法
• 4.1.2.1 瓶栽试验
• 4.1.2.2 床栽试验
• 4.1.2.3 细菌分离培养
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 双孢蘑菇菌丝在不同覆土生长过程中细菌的消长动态
• 4.2.2 双环蘑菇菌丝在不同覆土生长过程中细菌的消长动态
• 4.2.3 双孢蘑菇不同生育阶段不同覆土中细菌的消长动态
• 4.2.4 双环蘑菇不同生育阶段不同覆土中细菌的消长动态
• 4.3 结论
• 4.4 讨论
• 第5章 应用磷脂脂肪酸（PLFA）分析法研究蘑菇覆土中的微生物多样性与群落结构
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 仪器材料
• 5.1.2 方法
• 5.1.2.1 蘑菇栽培与覆土取样
• 5.1.2.2 PLFA分析
• 5.1.2.3 数据分析
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 蘑菇生长生育过程中细菌和真菌（蘑菇菌丝）PLFAs总量变化动态
• 5.2.2 蘑菇生长生育过程中不同PLFAs相对丰度的变化动态
• -/G⁺PLFAs总量比值的变化动态'>5.2.3 蘑菇生长生育过程中细菌/真菌PLFAs总量比值与G^-/G⁺PLFAs总量比值的变化动态
• 5.2.4 蘑菇不同生育阶段覆土中的PLFA组群分析
• 5.3 结论
• 5.3.1 蘑菇不同生育阶段覆土中细菌和蘑菇菌丝生物总量的变化规律
• 5.3.2 蘑菇不同生育阶段覆土中不同微生物类群的变化特征
• -/G⁺生物总量比值的变化特征'>5.3.3 蘑菇生长生育过程中G^-/G⁺生物总量比值的变化特征
• 5.3.4 蘑菇不同生育阶段覆土中的微生物组群结构变化特征
• 5.4 讨论
• 第6章 双孢蘑菇不同覆土中的微生物多样性的分子特征
• 6.1 材料与方法
• 6.1.1 蘑菇栽培与取样
• 6.1.2 DGGE分析
• 6.1.2.1 主要仪器和试剂
• 6.1.2.2 土壤微生物总DNA提取
• 6.1.2.3 氨氧化菌16S rDNA的PCR扩增
• 6.1.2.4 PCR产物的变性梯度凝胶电泳（DGGE）分析
• 6.2 结果与分析
• 6.3 讨论
• 第7章 蘑菇优质覆土评价技术体系的建立与应用
• 7.1 材料与方法
• 7.1.1 材料
• 7.1.2 方法
• 7.1.2.1 生产性应用试验
• 7.1.2.2 覆土基质特性测定
• 7.1.2.3 覆土电导率和可培养细菌变化测定
• 7.2 结果与分析
• 7.2.1 试验覆土基质的特性
• 7.2.2 覆土电导率和可培养细菌变化特征
• 7.2.3 生产性试验产量结果
• 7.3 讨论与结论
• 全文总结和进一步研究的设想
• 本研究取得的成果
• 进一步研究的设想
• 参考文献
• 博士在读期间发表论文