不同镉耐受性香菇子实体对镉胁迫的生理响应_翟丹丹.pdf

农业环境科学学报Journal of AgroEnvironment Science2023，42（6）:1267-12732023年6月翟丹丹，闫苗苗，姜宁，等.不同镉耐受性香菇子实体对镉胁迫的生理响应J.农业环境科学学报,2023,42（6）：1267-1273.ZHAI D D,YAN M M,JIANG N,et al.Physiological responses of fruiting bodies of different Cd-tolerant Lentinula edodes to Cd stressJ.Journal of Agro-Environment Science,2023,42（6）：1267-1273.不同镉耐受性香菇子实体对镉胁迫的生理响应翟丹丹1，2，闫苗苗1，2，姜宁2，李巧珍2，尚晓冬2，谭琦2，李玉1*，于海龙1，2*（1.吉林农业大学食药用菌教育部工程研究中心，长春 130118；2.上海市农业科学院食用菌研究所，农业农村部南方食用菌资源利用重点实验室，国家食用菌工程技术研究中心，国家食用菌加工技术研发中心，上海市农业遗传育种重点开放实验室，上海201403）收稿日期：2022-10-04录用日期：2023-02-12作者简介：翟丹丹（1996），女，辽宁葫芦岛人，博士生，主要从事食用菌遗传育种研究。E-mail：闫苗苗与翟丹丹同等贡献*通信作者：于海龙E-mail：；李玉E-mail：基金项目：山东省重点研发计划项目（20221ZGC023）；国家食用菌产业技术体系项目（CARS-20）；山东省泰山产业领军人才项目（LJNY202116）Project supported：The National Key Research and Development Program of Shandong Province，China（20221ZGC023）；The National Edible FungusIndustry Technology System（CARS-20）；The Project of Taishan Industry Leading Talent of Shandong Province,China（LJNY202116）摘要：为进一步解析镉胁迫对不同镉耐受性香菇菌株生长发育的影响，明确镉胁迫下香菇子实体不同发育阶段生理变化规律，以不同镉耐受性香菇菌株为材料，通过外源添加镉的方式探究两个菌株不同发育阶段子实体中镉含量、丙二醛（MDA）含量、可溶性蛋白含量的变化规律。结果表明：镉胁迫对两个菌株子实体农艺性状和产量都产生影响，但不同镉耐受性菌株受影响的农艺性状和受影响程度不同。菌株4606受到镉胁迫后的菌盖直径、菌盖厚度显著降低，其余农艺性状未受到显著影响；菌株4625受到镉胁迫后的单棒子实体个数、单棒产量显著降低，单菇质量、菌盖质量极显著升高，其余农艺性状未受到显著影响。两个菌株不同生长发育阶段单位干质量子实体中镉含量均有随着生长发育时间的延长而显著降低的趋势。受到镉胁迫后菌株4606的MDA含量在生长期显著升高，成熟期显著下降，开伞期极显著降低；菌株4625受到镉胁迫后开伞期的MDA含量显著降低，其余阶段未受到显著影响。菌株4606对照组与镉胁迫处理组的可溶性蛋白含量均随生长时间延长显著降低，菌株4625对照组与镉胁迫处理组的可溶性蛋白含量均随生长时间延长先显著升高后显著降低；镉胁迫导致菌株4606开伞期的可溶性蛋白含量显著降低，而菌株4625在原基期、生长期、开伞期的蛋白含量均极显著升高。综上，不同镉耐受性香菇菌株子实体对镉胁迫的生理响应存在一定差异，因此，在香菇生产上应选取低镉吸收品种进行农业生产。关键词：镉胁迫；香菇；生长发育；农艺性状；生理指标中图分类号：X173文献标志码：A文章编号：1672-2043（2023）06-1267-07doi:10.11654/jaes.2022-0978Physiological responses of fruiting bodies of different Cd-tolerant Lentinula edodes to Cd stressZHAI Dandan1,2,YAN Miaomiao1,2,JIANG Ning2,LI Qiaozhen2,SHANG Xiaodong2,TAN Qi2,LI Yu1*,YU Hailong1,2*（1.Engineering Research Centre of Chinese Ministry of Education for Edible and Medicinal Fungi,Jilin Agricultural University,Changchun 130118,China;2.Institute of Edible Fungi,Shanghai Academy of Agricultural Sciences;Key Laboratory of Edible FungalResources and Utilization（South）,Ministry of Agriculture and Rural Affairs,P.R.China;National Engineering Research Center of EdibleFungi;National R&D Center for Edible Fungal Processing;Key Laboratory of Agricultural Genetics and Breeding of Shanghai,Shanghai201403,China）Abstract：In this study,we analyzed the cadmium（Cd）accumulation characteristics of different Cd-tolerant Lentinula edodes strains andthe physiological changes in Lentinula edodes fruiting bodies at different developmental stages under Cd stress.As exogenous Cd stress wasadded,and Cd content changed,malondialdehyde（MDA）and soluble protein content in fruiting bodies at different developmental stages农业环境科学学报第42卷第6期香菇（Lentinula edodes）是我国第一大食用菌品种，其产量占我国食用菌总产量的31%以上，其味道鲜美、营养丰富，深受消费者喜爱1。重金属可以通过生物富集进入人体2，对人体造成一定的毒性损伤3。食用菌具有重金属富集特性最早是由Stijve等4报道，后续又有大量的研究报道证实很多大型真菌都具有重金属富集特性5-6，且其富集程度大于植物7。研究发现，不同种类间、同一种类不同品种间、同种内不同菌株间、同一个体不同部位间的重金属富集程度和含量都有差异8-9。前期研究表明，香菇子实体中镉含量存在超标现象，栽培区域、基质、品种、栽培方式等生产因素都会对香菇中镉含量产生影响10，不同潮次、不同部位、不同生长发育阶段的香菇子实体中的镉含量也会有显著差异11-12。在对灵芝13、猴头菇14-15、香菇16-17的研究中证实，食用菌生长发育过程中的活性物质累积是一个动态过程，当生物体受到胁迫时，其渗透调节物质如可溶性蛋白等的含量会发生显著变化，以维持细胞正常代谢18，而丙二醛（MDA）是衡量非生物胁迫后细胞氧化损伤程度的重要指标19，探究镉胁迫对香菇菌株不同生长发育阶段镉含量及活性物质积累的影响，可以进一步了解香菇子实体内镉积累的生理机制。前期本课题组以菌丝生长速率和镉含量为指标对99份香菇种质资源进行镉耐受性评价，获得了不同镉耐受性的香菇菌株和外源镉胁迫下的表型差异20。本研究以4606（镉积累较低）和4625（镉积累较高）两个不同镉耐受性香菇菌株为供试菌株21，通过外源添加镉胁迫，探究两个菌株不同发育阶段子实体中镉含量、MDA含量、可溶性蛋白含量的变化规律，明确不同镉耐受性香菇菌株在不同发育阶段对镉胁迫的生理响应差异，以期为阐明不同镉耐受性香菇菌株镉胁迫应答提供参考。1材料与方法1.1 供试菌株及培养基香菇菌株4606（国品认菌2007004）和4625（国品认菌2008007），由国家食用菌工程技术研究中心提供。PDA培养基（购自美国BD公司）：将PDA培养基按照说明书中的方法进行配制，将配制好的培养基于121 高压灭菌30 min。原种及栽培种培养料配方：栎木屑 79%、麦麸20%、石膏1%，含水量57%58%，pH自然。1.2 试验方法1.2.1 菌袋制作及培养无镉添加的对照组栽培种培养料按照1.1中的配方配制。镉添加的培养料按照每千克培养料添加500 L氯化镉母液（10 gL-1）的比例配制。培养料混匀后测定接种前单位干质量培养料中的实际镉含量，其中对照组为（0.3860.059）mgkg-1、处理组为（6.9180.484）mgkg-1。称取1 kg培养料装入聚丙烯袋，并保持装料高度一致，封口后 121 高压灭菌 4h，料温降到28 以下接种，接种量为3%（体积比），接种后将菌棒放入培养室（231）避光培养，菌棒中心温度不超过 26，空气相对湿度 60%80%；待菌棒发满菌后，调控温度、湿度、光照及通气等条件促进转色：温度（231），空气相对湿度60%80%，光照强度50200 lx，每天光照时长不少于12 h。1.2.2 出菇管理接种后150 d进行出菇处理，将菌棒置于环境参数可控的出菇房，设置（121）进行催蕾，48 h后菇房温度设置为（171）进行出菇，空气相对湿度were explored.The results show that Cd stress affected the agronomic characteristics and yield of the fruiting bodies of the two strains,butdifferent Cd tolerant strains were affected differently.The diameter and thickness of the cap of strain 4606 decreased significantly after Cdstress,but the other agronomic traits showed no significant difference.After Cd exposure to strain 4625,the number of fruiting bodies andthe yield per rod decreased significantly,and the weight of a single mushroom and the weight of cap increased significantly.The Cd contentin the fruiting bodies of unit dry mass of the two strains decreased significantly with the extension of growth and development time.After Cdstress,the MDA content of strain 4606 increased significantly in the growth period,decreased significantly in the mature period,anddecreased extreme