我国近现代食用菌菌种的概念和应用

2023-08-16 18:23曹婷婷贾身茂王瑞霞
食药用菌 2023年3期
关键词:双孢菌丝体孢子

曹婷婷 贾身茂 王瑞霞*

(1.《食用菌学报》编辑部,上海市农业科学院食用菌研究所,国家食用菌工程技术研究中心,上海 201403;2. 河南省科学院生物研究所,河南 郑州 450008)

关于“菌种”的概念,在钟顺昌等[1]文献中有详细阐述,我国用于食用菌的“菌种”一词,源于晚清翻译西方近代双孢蘑菇栽培技术的文献,是西学东渐传播的真菌学理论知识与食用菌栽培技术的新术语,其英语对应词是spawn;同时传入的还有孢子spore、菌丝hypha 和菌丝体mycelium 等。西学东渐使国人获得了孢子是真菌的繁殖细胞,但不能直接用孢子作为繁殖体,只可以由菌丝体作种进行繁殖等食用菌栽培的理论知识。

我国现代汉语规范的“菌”字,有两种读音、两种释义。食用菌及其在栽培时使用的菌种之菌字读四声jùn,而除食用菌外的微生物培养时使用的菌种之菌字则读一声阴平jūn,特指细菌。作为食用菌栽培最基本的生产资料,菌种生产的成败取决于其质量的优劣[2]。由于食用菌的繁殖细胞有不同交配型,不宜直接作播种材料,因此,研究总结食用菌“菌种”一词的由来及其制作技术的发展进步历程,可以了解食用菌栽培技术的发展过程。通过回顾历史,怀念老一辈真菌学家与种菇先驱们艰辛的创业路程[2],深刻理解“培制纯菌种是改良食菌栽培的基础”[3]的重要意义,从而激发后辈锲而不舍的钻研精神。而近代真菌理论知识引领菌种技术的发展,是以菌种为核心的栽培技术的进步,推动我国食用菌栽培走向科学的道路[2],促进栽培技术快速发展和产业崛起。

1 “菌种”一词的渊源及双孢蘑菇栽培用粪草料菌种的早期发展史

钟顺昌等[1]在《食用菌学报》2019 年第1 期上撰写的《谷粒菌种发明86 周年:双孢蘑菇现代化商业栽培回顾》一文中介绍了菌种一词的渊源。该文第4 部分详细阐述了双孢蘑菇早期菌种的采集、播种及后续从米尔块状菌种(Mill-track)、法式片状菌种(Fench flake)发展到英式砖形菌种(English brick)扩繁的过程[1],并在截止到1930 年代的粪草料菌种技术上取得突破,于经消毒的培养基上萌发孢子保持纯培养物,用装有羊毛塞的玻璃瓶制作粪草料菌种[1]。

2 美国的谷粒菌种制备

1932 年,美国JAMES W. SINDEN 博士研究证明双孢蘑菇菌丝体在谷物上生长旺盛,成为菌种制作发展史上的重要进展[1];STOLLER 将高粱换成黑麦,进一步完善了谷粒菌种制备技术。用于菌种制备的双孢蘑菇菌株可以通过单孢分离、多孢分离、组织培养、系列的菌丝转移或杂交等方法获取[1],也可以从已鉴定来源的蘑菇菌株纯培养物(如通过培养物收集或从实验室和其他菌株生产商)获得。高质量的可靠菌株是蘑菇产业健康发展的基础,因此保存的母体培养物中的菌丝体被制成大多数商业菌株。也是在这一年,JAMES W. SINDEN 博士和STOLLER 发明了谷粒菌种[1]。

3 汉语“菌种”一词在我国的由来及其内涵的发展

3.1 汉语“菌种”一词起始于晚清

我国古代先民对于食用菌的认识,是一个由浅入深逐渐了解的过程。在近代以前,我国栽培食用菌,与荷兰人吕文虎克(Anotony van Leeuwenhoek,1632—1723 年)发明显微镜前的西方一样,并不了解其繁殖过程。正如史公山1935 年在所著《食用菌栽培法》一书中评述:“‘蕈生桐、柳、枳、椇木上,有毒杀人。——吴瑞’;‘菌蕈类皆幽隐之蒸湿气,或蛇虺之毒所生。——《癸辛杂识》’;‘芝菌皆气茁也,称瑞尚矣。——宋陈仁玉《菌谱》序’。前二说,则以为菌之可供食用的,皆为蛇毒所生;后一说,则以为芝菌类均是瑞气所萌发。由古至今从未有人彻底明了菌的生殖原因。”[2,4]

在西学东渐过程中,近代生物学理论知识得以传播,打开了国人认识微观生物世界之大门,由此,人们逐步认识食用菌的营养、繁殖、发生、发育规律,获取了细胞、孢子和菌丝等微观生物知识,并且了解了使用人工培育的纯菌丝体“菌种”播种的科学新方法,以及运用科学理论指导食用菌栽培的新技术。

我国栽培食用菌使用“菌种”一词,最早何时出现,尚难考证,但无疑是出现于近代。据近代食用菌文献记载,“菌种”可能在《格致汇编》1890 年春季号“西国名菜嘉花论”中“菌类”一节最早出现[2]:“菌类西人亦当为上味,常价甚贵。亦有不喜食者,因有形相似而毒者,恐为所混也。如得上等菌种,明其种法,则不至有误。牧牛羊草地天生者颇多,有人取之售于市中。但上等者为特种而得,其种实为极小之菌,种于多粪或极肥之地,即可生长。其平常出售之种成小饼形,每饼约洋一角。”[5,6]该章节中首次介绍了西方英国用菌种栽培双孢蘑菇的技术,对于我国食用菌栽培技术由传统栽培向新法栽培迈进具有里程碑式的划时代意义。因此,笔者将这一年作为我国近代食用菌科技的开端。正如“中国近代农业出现于1898 年‘戊戌变法’前后 ”[7-9],我国食用菌近代科技史应始于1890 年。

1898 年,在《农学报》第39~43 期上的“家菌长养法”中多次使用“菌种”一词,并提出其英语对应词及其本质特征。如“提要第一”中记载:“菌为芝属,其在欧墨两洲者,常用一种白色或月色之砖,谓之迈西亮母mycelium(见下士旁注),农圃之人,呼为菌种是也。”[2,10-11]在“种子第二”中记述:“菌种谓之士波儿spore,乃黑色粉末,即菌之种子也,产菌多而焾,若专用之,必与高等蔬谷种子相似。第士波儿出苗虽天然,稍不如法,则生机转欎而不发。故农工之手造种植之法,常以种块之士旁砖代之。”[5]在“士旁第三”中记述:“士旁spawn……。一曰英国砖English brick,一曰法国片French flake,二者皆不可废。”[10-11]以上已明确指出,“菌种”的本质是菌丝体mycelium,对应英语词汇是spawn;士波儿spore,即孢子,“与高等蔬谷种子相似”,但栽培不常用。栽培蘑菇常用的是士旁spawn,即英国砖English brick 和法国片French flake,两者都是菌种[11]。

1901 年,《农学报》连载翻译的日本《蔬菜栽培法》一书中“第五篇菌类”的“洋菌第八十七(芝栭科)”中描述:“菌床设备齐,即播菌种。……菌种得久贮,欧美有商人卖之。”[6];还讲道:“菌种调制法 菌丝专寄生于熟化之马粪,可如贮谷菽等法贮之,以供备用。供播用菌种,以收自野生者为良,……野生菌种,即贮经十年,仍得照常生发。……由培养菌采收菌种,于其在菌床之发育最盛而将生菌体时,以其菌丝之发生最多部,与马粪共取而直干之。”[12]这里谈到作为菌种的菌丝来源,既有野生的,也可“由培养菌采收”。

1902 年,《农学报》连载翻译的日本《圃鉴·卷四》一书之“六十一洋菌”[13]中在讲述栽培时也有关于菌种的叙述:“欲得菌种,须于已腐熟之马粪中,使发育菌丝,于生菌丝时,与马粪共截断之,为适宜之大,俟干燥后收藏,数年间其繁殖力犹存。” “菌种本帮无处可得。仅东京新宿宫内植物苑培植之。”[13]

此后,“菌种”一词被广泛应用,其制法也得以介绍。

《农工商报》1907 年第5 期《续种冬菇法》一文不仅介绍了用菌种来种菌,还详细讲述了菌种的制法和使用方法,在“一、选种”中叙述:“种菌以选种为第一要着,菌种各处皆有,但以英国法国为最良。其做法系将菌阴干(如经火焙过则不出),磨碎,与牛粪捞匀,英国做成砖形,法国做成片形,每磅约十余仙(本文作者注:仙为香港货币单位),研碎种之。”[14]

《农工商报》1908 年第25 期《种菌新法》一文叙述:“菌即冬菇也,西国用极幼细之菌种,制成砖形,谓之士旁,埋于土内即能生菌。”[15]同年第39 期《种法国菌》一文开头就介绍:“法国菌种与英国菌种,均驰名地球,不相上下。”[9];还记述有菌种之来源:“使菌生长结实之法,须取菌盖下之白色细丝网,以为种子,故人称曰菌种。”[9];关于菌种的重要性,文中记述:“欲得好结果之菌,第一须要有至好之菌种,且未经潮发者,第二要种于合式之肥土上,第三要温度和平,不可忽冷忽热。”[15]。

此外,《广东劝业报》1910 年第101 期上刊登的菌种广告《欲买法国菌种者须知》云:“种菌之利,既深且厚,故本报屡登各期报端,暨实业丛书内,而发挥之。惟中国向无菌种,必须购自外洋。”[6,16]

这里需说明的是,晚清时期我国食用菌的汉语名称尚不规范,“冬菇”一名在有些文献中指香菇,有些文献中指金针菇,还有些文献中指双孢蘑菇。上述文献中的“冬菇”根据其文献来源的国家和栽培原料等判断,应当指的是双孢蘑菇。

从以上可以看出,晚清时期汉语“菌种”一词出现在译自欧美的双孢蘑菇人工栽培相关文献,或从日本转口翻译而来的双孢蘑菇文献中,其英语对应词是spawn。由此笔者认为,汉语“菌种”一词的源头,来自晚清翻译欧美或日本的双孢蘑菇人工栽培的文献。当时的菌种是取野生的菌丝直接播种或野生菌丝在马粪中扩大培养后接种在马粪等基质内而制成的“菌丝砖”或“菌丝粉”,这些“菌种”实质上都是粗放的非纯培养的菌丝体菌种。汉语“菌种”一词沿用至今,可见当时翻译者之认真和翻译之准确科学。

3.2 “纯菌种”的概念起始于民国

民国时期,由于西方近代真菌科学进一步发展,同时其理论知识在西学东渐进程中在我国广泛传播,我国出国留学归来的生物学和农学领域知识分子,自己编辑出版的食用菌栽培图书和撰写的期刊论文中已普遍引入和使用“纯菌种”概念,有些书还介绍用科学理论作指导,试验菌种材料的采集、孢子或组织分离及培养等纯菌种的制作技术。

1916 年,邹秉文的《种蕈新法》一文之“3、蕈之栽培法及菌丝砖之来源”中,首次介绍“纯种法”:“蕈皆由菌丝砖内之菌丝所生出,此菌丝砖之菌丝良则得良蕈,不良则否,故此菌丝砖之治法不可不研究也。……特格耳博士于1905 年发明一种纯种法(pure culture method),以成菌丝砖(brick spawn);或置之散粪中以成菌丝粉(flake spawn)[6,11,17-19]。……美国在此法未发明之前,多用英国之菌丝砖,菌丝既不良,久而不用,益失功效,种蕈以此受亏不少。自农业部极力提倡,又有特格耳博士纯种法之发明以来业此者乃日见其多。今又有纯种菌丝公司专卖此项菌丝砖,不可谓非一大进步也。”[17-18,20]其在我国首次提出“以一长玻璃管盛以厩肥,以蒸汽杀灭其中之微生物(micro organism)”[11],并接种后以培养纯菌种的方法,以及用玻璃管纯菌种进一步扩大培养制成供栽培用的菌丝砖或菌丝粉的技术;还介绍在美国已有专门经营此纯种之菌丝的公司,高度评价此纯种“不可谓非一大进步也”。

胡昌炽在1927 年《中国食用蕈种类与西洋蕈培养法》一文中之“(七)蕈种制造”中进一步叙述蕈种的本质特性及制造法[18,21],在叙述孢子培养(spore culture)与组织培养(tissue culture)的方法后,接着介绍了用孢子培养与组织培养来纯培养的试管菌种扩大繁殖“砖状蕈种”和“块状蕈种”的制作工艺。

1933 年,《种蕈实验谈》中“下编 其他种蕈法及菌种制造”的“第五章 菌种之制造”中,提出培养纯菌种必需的设备和条件:“杀灭细菌与预防,须有灭菌之装置与设备鉴别霉菌,尤非千倍以上显微镜不为功”[2,22],对于培养基及其消毒也有明确的认识:“系依赖寒天agar-agar 和以葡萄糖之溶液sacch arum vinaoeous,贮于实验管中,经数次之消毒,便可供用” 。菌种的来源,有组织培养和孢子培养,其中孢子培养效果优良,但实验过程复杂,温度也需要“控制在六十至七十度”[2,22]。这里已经提出用琼脂装在试管中,以及培养基灭菌、培养温度等操作技术和环境因素。

1937 年,《中国新农业》上刊登的《人工种菇之菌种问题》中介绍了菌种技术的进步过程,提出菌种spawn 实际上是由培养基质蔓延出的菌丝种:“在科学未发达时,所用原种菌有杂种与失去生产力,并不可靠。随着科学的进步,可以用孢子或菇组织培养出原种菌,在改良品种和增进生产能力的方面是一大进步。”[20,23]接着分节讲了“砖形菌种brick spawn” “片状菌种flake spawn” “块状菌种mill track spawn”及“纯粹培养之菌种pure culture spawn”。在“纯粹培养之菌种”中详细介绍:“菌种其所盛容器决定其形状,初代为原种菌,再繁殖为第二代菌种。……纯培养的菌种,因为没有混入杂菌生产出来的菇较丰饶。”[20,23]该文首次介绍了用纯培养的试管菌种进一步扩大繁殖为“砖形菌种” “片状菌种” “块状菌种”和“纯粹培养之菌种”,尤其是在我国第一次提出了用瓶子做容器制作纯培养菌种的设想。瓶装菌种的出现大大方便了纯菌种的培养与使用,推动了纯菌丝体菌种在食用菌生产中的运用。

同年,《大众农村副业月刊》连续刊登了两篇关于菌种制造的文章,一篇是《西洋菌种的培养法》,另一篇是《蕈种之制造法》。前者主要介绍组织培养法及再扩大繁殖玻璃瓶式菌种和砖块式菌种的方法:“西洋菌种的制造,有以菌褶中的孢子来培养及菌伞切成小块来培养两种。前者手续困难,且非普通人所能办到;后者简而成绩优良,普通多乐用之,其法称为组织培养(tissue culture milhoa),是篇所述,亦尽属于此法。”在叙述了组织培养试管纯菌种后,还介绍了用试管纯菌种扩大繁殖“玻璃瓶式(bottle spawn)”和“砖块式(brick spawn)”菌种的方法[24]。后者则讲了洋菜培养基用孢子分离培养试管纯菌种的方法[25]。

1942 年,陈泽敷在《洋菇栽培法》一文之“(三)菌种”中也介绍了“菌种”技术的发展过程及其优劣:“自从栽培家开始大量栽培之后,菌种的供应便成了大众的需要。起先一般人多是到野外去寻找菌丝和泥,一同到床内来并培养分裂开来卖给种植者。可是上述的菌种在运输上很易死伤和损坏。继续又有人把它压缩成砖形,并将它干燥。虽然这制法较为方便不少。但是终不能保存纯粹的菌种,并因为有杂菌揽入的缘故,病害和虫灾就很不易避免了。随着二十世纪世界文化的进步,菌种的制作亦与时俱进。有许多专培养从孢子萌发的纯粹的菌种,有瓶装、砖形和散装的出售了。这类菌种,因纯粹培养和发育完全的缘故,并无一点杂菌发生。每一部分都能种植,又因运输上的方便起见,用离心机,把它干燥了出售。所以目下的种植家无不采用。”[26]

1943 年,牧竖撰写的《大华种菇场参观记》一文之“施种及覆土”一节中,记述了当时上海种菇场栽培蘑菇用纯菌种的来源:“堆肥入床后,即须施播菌种。菌种之种类甚多,该场所种者有三,即玻璃瓶装之炮弹式种及茶叶状之加拿大种,更有一小部分之菌床种,此种乃日本种菌种。所生之菇色,呈淡黄,味较逊,现以欧美菌种价昂而不易得,故该场均自行利用组织培养法而制种矣。”[27]

从以上文献摘要可知,民国时期已初步形成纯菌种培养技术并开启了小规模试用,菌种培养已开始使用纯培养的试管菌种进行扩大繁殖,特别是菌丝体纯培养的瓶装菌种技术,该技术推动了纯培养菌丝体菌种在食用菌栽培中的推广使用。这些都是试验栽培双孢蘑菇所需要的菌种,当时在我国这种瓶装纯菌种并没能在生产中广泛应用,但却为我国以后食用菌栽培向纯菌种的过渡奠定了基础,作了技术上的准备。

3.3 小结

美国双孢蘑菇栽培之纯菌种运用,始于20世纪初特格尔博士发明的一种纯种法(pure culture method)及其后在瓶装菌种上的运用。我国大型真菌栽培纯菌丝体菌种报道起始于1916 年,其试验应用起始于20世纪30 年代,如杭州余小铁[22]和福州潘志农[28]的小规模试用;大面积推广应用则始于20 世纪50 年代,比美国落后了将近半个世纪。

4 我国食用菌栽培纯菌丝体菌种推广应用之起始

我国食用菌栽培纯菌丝体菌种的推广应用始于20 世纪50 年代。当时上海农业试验站(上海农业科学院的前身)陈梅朋先生在《食用菌栽培》[29]一书中介绍了用孢子分离与组织分离制作多种食用菌纯菌种的技术,并建立了纯菌种的三级扩繁体系:一级菌种(母种)、二级菌种(原种)和三级菌种(栽培种)[20]。从此开拓了我国食用菌大规模栽培的纯种时代,奠定了国内纯菌种理论和技术基础,推动了我国食用菌产业的迅速发展。1978 年以来,又建立了菌种选育体系与质量检测体系。

5 国家标准《食用菌术语》对“菌种”一词的释义及张树庭论“什么是蕈菌栽培的种子”

我国国家标准GB/T12728—2006《食用菌术语》对“菌种”一词进行了释义:“2.5.6 菌种culture,生长在适宜基质上具结实性的菌丝培养物,包括母种、原种和栽培种[2,30]”。

张树庭教授也对蕈菌种子的本质特征从理论上进行了精辟的阐述,以下是原文摘述(本文作者注:张树庭教授使用的“蕈菌mushroom”一词,与食用菌、蘑菇等同义)[31]:“蕈菌栽培的种子应该是菌种(spawn)。蕈菌菌种是指在栽培料上长满目标菌株的菌丝后,可作为蕈菌栽培过程中培养料的接种物或‘种子’。由不同性别的两个单倍体生殖细胞(孢子或花粉)结合后产生的结合子再加上营养及保护物质才能形成一个‘种子’或一种‘菌种’。因此单独的蕈菌‘孢子’不能成为蕈菌的‘种子’。同样,单独的不同性别的双核菌丝只是‘菌株’,也不能成为蕈菌栽培中的‘菌种’。……菌丝在PDA 培养基中为菌株(culture),但因其可作为蕈菌的‘种子’,接入培养基(培养料或发酵料),而扩繁为谷粒或草木培养料,即为菌种(spawn),可产生大量食用菌。”

有的书中将culture 及spawn 都翻译成菌种,张树庭教授认为有些混乱。Mushroom culture 应该译成蕈菌的菌株或蕈菌菌种的菌株,而spawn 才是蕈菌的菌种或“种子”,他从作物、动物与蕈菌的繁殖规律之理论高度阐述蕈菌的繁殖特点,明确指出蕈菌菌种的本质特征:在栽培料上长满目标菌株的菌丝后,可作为蕈菌栽培过程中培养料的接种物或“种子”[31]。

6 结 论

以上总结来说,“菌种”一词是双孢蘑菇的栽培技术在西学东渐近代科学于晚清时期传播时而产生的。菌种的英语对应词是spawn,其本质特征是菌丝体mycelium。双孢蘑菇虽然产生孢子spore,但在栽培时不能用孢子直接作种使用。纯菌种的概念始于1905 年美国特格耳博士发明的一种纯种法(pure culture method),由邹秉文于民国时期1916 年撰文传入我国。虽然纯种法在中国的传播始于1916 年,小面积试用始于上世纪30 年代,但直到上世纪50 年代陈梅朋先生在上海完成技术改进和本土化的过程后,纯种法才得以在生产上大面积推广和运用。孢子spore、菌丝体mycelium、菌种spawn 等术语一直沿用至今,足见当时从事翻译的学者们学风严谨、态度科学,这些优良的科学传统值得我们继承、学习和发扬。

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