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羊肚菌(morel)为羊肚菌属(Morchella)所有种类的总称,是世界公认的一类珍贵、稀有食(药)用真菌。羊肚菌是国际上最重要的贸易真菌之一,亦是我国重要出口创汇野生食用菌。羊肚菌分布广泛,在全世界温带及寒温带地区均有分布,且在其分布地区被广泛食用。采集和销售羊肚菌在产区居民经济活动中亦具有重要的作用,发展羊肚菌产业对增加高寒地区居民收入并进而脱贫至富具有重要的价值。由于羊肚菌商业化栽培尚处在起步阶段,产量有限,市场上销售的产品几乎全部来自野生,而生境散失和片段化以及过度采集导致了野生资源正逐年减少,遗传多样受到损害,但相关的研究几乎为空白。要发展和壮大我国羊肚菌产业,使资源得到可持续利用,开展遗传多样研究,研究清楚自然中群的遗传多样性组成状况,受威胁的主要原因,并在此基础上采取切实有效的保护措施不仅具有重要的理论,亦具有重大的应用价值。本论文在广泛总结前人已有的相关资料基础上,以云南羊肚菌主产区滇西北地区为研究区域,从种类组成、形态多样性、生态多样性、遗传多样性、系统发育及保护生物学六个方面对羊肚菌属进行了较为深入和全面的研究,以期为羊肚菌资源的可持续利用积累必要的基础生物学资料。
主要研究结论如下:
1.在滇西北地区共发现6种羊肚菌,即羊肚菌Morchella esculenta(L.)Pers、褐赭色羊肚菌M. umbrina Bound、尖顶羊肚菌M.conica Fr.、高羊肚菌M. elata Fr.和黑脉羊肚菌M. angusticeps Peck,其中以黑脉羊肚菌产量最大。此外,在滇西北羊肚菌发生区尚有3种其它盘菌目真菌,即泡质盘菌(Peziza visculosa)、皱盖钟菌(Ptychoverpa bohemica)和鹿花菌(Gyromitra esculenta)。
2.菌丝体形态研究结果表明,不同种、同一种不同菌株的菌落形态存在差异、形成菌核的能力亦不同,菌落形态可以作为鉴定菌株的指标之一。不同菌株共培养与单一菌株培养没有表现出显著的菌落差异。
对羊肚菌、高羊肚菌、尖顶羊肚菌和黑脉羊肚菌子囊果外部形态及色泽的定性与定量分析结果表明,羊肚菌子囊果形态特征及色泽表现出丰富的多样性,不仅不同种具有不同的形态特征,而且种内不同个体间亦差异很大,虽然不同种的典型个体是可以相互区分的,但同时亦有很多个体间于两个种之间,这些个体很难被正确鉴定,羊肚菌属在子囊果形态上表现出的丰富的多样性是造成其成为分类学上困难群(critical group)的重要原因。
对黑脉羊肚菌、羊肚菌、尖顶羊肚菌、半开羊肚菌、宽圆羊肚菌及褐赭色羊肚菌子囊孢子进行的形态研究结果表明,每一种都具有各自的特征,其中,在大小方面,无论是长轴还是短轴,最大的是半开羊肚菌M.semilibera(50.42μm与21.43μm),最小的是褐赭色羊肚菌(11.57μm与9.20μm)。长轴变异最大的是尖顶羊肚菌(变异系数为6.95),短轴变异最大的是褐赭色羊肚菌(变异系数为12.33)。而且,褐赭色羊肚菌的孢子与其他种差距较大,与所有前人的报道都不同。在纹饰方面,半开羊肚菌表面纹饰与其余5个种的都不同,几乎不具棱或纹,较光滑,而其他的种都具有明显的纹路,差别显著,再结合其子囊果形态特征,显示出其与属内其它种亲缘关系较远。
3.生态多样性研究表明,羊肚菌是一种喜爱温凉气候的真菌,子囊果在形成时需要一定的昼夜温差刺激,因此羊肚菌一般分布在气候温凉、四季分明、昼夜温差大的区域,具有这样气候特点的区域常是高纬度或高海拔地区。但因种类不同,具体的分布特点又有所差异。从整体上看,黄羊肚菌支的生态适应幅度较黑羊肚菌支大。
在滇西北地区羊肚菌子囊果除在春季发生外,在秋季亦会有少量出现;春季一般从3月底延续至5月底,秋季一般从8月份开始,至11月份开始下雪、气候变冷时结束。春季发生的子囊果,子实层较厚,而秋季发生的子囊果,子实层较薄。
羊肚菌可发生在多种地形及地貌中,但以北坡、东北坡、西北坡的下坡位及中坡位发生的频率最高。羊肚菌发生的植被类型广泛,在暖温带有分布的大部分植被类型均可能出现羊肚菌,常见的有落叶阔叶林、针阔叶混交林、毛蕨菜占优势的荒地或采伐迹地、以禾本科为主的草地、有时,在无植被的区域亦会出现,但以落叶阔叶林、针阔叶混交林以及以毛蕨菜占优势的荒地3种植被类型出现的频率最高,产量亦最大。羊肚菌能在多种土壤中发生,对土壤母岩及营养成分无特殊要求,但羊肚菌发生地的土壤有一个显著特点,就是含沙量较高,透气性好,羊肚菌是一种好气性真菌。
4.对滇西北地区羊肚菌、黑脉羊肚菌、尖项羊肚菌及高羊肚菌进行遗传多样性ISSR研究结果表明,4种羊肚菌均表现出很高的遗传多样性,人类采集尚未对其遗传多样性造成严重的影响,但不同的种类在具体数据上还是具有一定的差异,4种羊肚菌遗传多样性由高到低的排列顺序依次为羊肚菌>羊肚菌>黑脉羊肚菌>尖顶羊肚菌。在种内遗传多样性组成中,有67.50%存在种群内,有32.50%存在于种群间,这可能说明羊肚菌孢子只能在短距离内散布,且羊肚菌可能是一类异交生物。遗传多样性研究结果还显示,不同种群间的遗传距离与空间距离呈正相关,而与种类的关系不是十分密切,这可能意味着在羊肚菌属内种存在广泛的杂交。
5.对滇西北地区21个羊肚菌样品ITS测序并结合基因库进行的系统发育分析结果表明,包含有5.8s RNA基因在内的ITS序列可以将各个样品很好地分开,但不能将目前由形态学建立的各个种很好地分开。由于羊肚菌ITS序列变化太大,用全序列来作系统发育分析时,常存在种内遗传距离大于种间遗传距离的现象,甚至羊肚菌属亦不是一个单系类群,但如果只用5.8sRNA基因附近的保守区段来作系统发育分析时,羊肚菌属则为一个单系类群,且黄羊肚菌支与黑羊肚菌支能得到较好地分开。
6.对黑脉羊肚菌进行的菌种保藏研究结果显示,羊肚菌原种常温保藏8个月菌种变干,用无菌水低温保藏7个月后菌丝不生长;原种4℃保藏12个月,菌丝仍生长较好,仅部分培养基变干。羊肚菌液体菌种在4℃下保藏30天,菌丝体都能生长,但与刚下罐时相比菌丝生长活力有明显的下降;直接保藏法下降的最快,生理盐水保藏法次之,无菌水保藏法下降最慢。液体菌种转为常温贮藏后,菌丝生活力下降很快,原液直接保藏转为常温保藏14天以后,菌丝生活力迅速下降,到17天时,菌丝已不能萌发;无菌水保藏转为常温保藏14天后,菌丝已不能萌发;生理盐水保藏转为常温保藏6天后,菌丝已不能萌发。因此结束冷藏后的羊肚菌液体菌种应尽快使用。
对黑脉羊肚菌进行的就地保护试验结果显示,在其发生的生境中通过局部改善生境条件及补充菌种,可以极大地提高子囊果产量,并且该方法操作简单,成本低廉,具有产业化推广前景。
对黑脉羊肚菌进行的迁地保护试验结果显示,在人工控制条件下能够培育出子囊果,黑脉羊肚菌是可以进行人工种植的;黑脉羊肚菌是一种腐生菌,在栽培过程中不需要使用菌根化苗的方法。在影响黑脉羊肚菌子囊果发生的4种因素中,培养基质起决定作用、播种时间亦较为关键,而矿质元素及菌种类型对是否出菇无显著影响,但对产量有一定影响。