碳氮利用模式与在芦苇基质和锯末基质上栽培的平菇产量及营养品质相关

《Food Bioscience》：Carbon-nitrogen utilization pattern is associated with the yield and nutritional quality of Pleurotus ostreatus cultivated on reed substrate versus sawdust

　　芦苇（*Phragmites australis*）是一种分布广泛的湿地植物，具有较高的木质纤维素含量，使其成为食用菌栽培的潜在替代基质。然而，芦苇与传统木屑基质之间的比较研究仍然有限。本研究以芦苇基质和木屑基质栽培平菇（*Pleurotus ostreatus*），系统研究基质降解、子实体产量和品质的变化。结果表明，芦苇基质的生物学效率（63.79%）高于木屑基质（48.67%）。芦苇基质表现出优先利用碳、延迟利用氮的模式，而木屑基质则持续同时利用碳和氮。芦苇基质的木质素降解率（38.42%）高于木屑（18.05%），而木屑基质的纤维素降解率（32.75%）高于芦苇（23.15%）。漆酶活性在芦苇基质中于菌丝生长3/4期达到峰值，约为木屑基质的四倍。木屑基质栽培的蘑菇含有较高的粗蛋白、粗多糖、总游离氨基酸、总多酚和总黄酮含量，而芦苇基质栽培的蘑菇则具有较高的粗脂肪和总三萜含量。冗余分析表明，芦苇基质中的产量和三萜积累主要与C/N比相关，而木屑基质中的多糖积累与酶活性和木质纤维素降解速率更为密切。综上所述，芦苇是平菇栽培的一种有前景的替代基质，但提示在提高产量与降低营养/抗氧化品质之间可能存在权衡。这些发现为根据生产目标选择基质提供了依据，尽管仅评估了前两潮菇。引言蘑菇作为具有众多健康益处的食物源在世界范围内被广泛食用（Younis et al., 2019），这得益于其生物活性。它们富含蛋白质和次生代谢产物，包括酚类、黄酮类和三萜类化合物，具有抗氧化和免疫调节等生理功能（Krishan et al., 2021; Bhambri et al., 2022; Singh et al., 2025）。中国已成为世界上最大的食用菌生产国、消费国和出口国（Li et al., 2024a; Ma et al., 2024）。目前，食用菌产业是中国第五大农业种植产业，仅次于粮食、蔬菜、果树和油料作物（Song et al., 2024）。据中国食用菌协会统计，2022年中国食用菌年产量达到4223万吨，比1978年的5.78万吨增长了730多倍（Li et al., 2024b）。食用菌的产量和食用价值是食用菌栽培中两个重要的考量因素。食用和药用价值往往是栽培的初衷，但在实际栽培和应用中，产量和生产成本是主要考虑因素。因此，降低栽培成本、实现更高的食用菌产量是技术研发的主要驱动力。一般而言，基质（成分、pH、含水量）、蘑菇品种（类型和接种浓度）以及栽培条件（温度、湿度和光照）对栽培蘑菇产量都有显著影响（Mahari et al., 2020; Kumar et al. 2022）。用于蘑菇栽培的基质的营养成分决定了蘑菇的产量和品质（Kumar et al., 2021）。许多基质类型对蘑菇产量和营养成分的影响已被证实（Badu et al., 2011; Bonatti et al., 2004; Dundar et al., 2009; Ejigu et al., 2022; Tsai et al., 2008）。木屑是野生食用菌人工驯化和栽培的主要基质。随着食用菌栽培量和消费量的增加，木屑正被工农业废弃物或天然草本植物所取代。农业和湿地生物质的可持续利用符合循环农业实践，并减少对传统木屑的依赖（Thu and Loan, 2024）。芦苇（*Phragmites australis*）是一种高产禾草，地上生物量可达30 t·ha?1·y?1（K?bbing et al., 2013/2014）。作为典型的短周期纤维植物，芦苇秸秆含有约38.66%的纤维素、21.77%的半纤维素和22.32%的木质素，这些组分含量超过稻草和麦秸（Xia et al., 2020）。湿地芦苇已被证明是蘑菇栽培的优良碳源（Hultberg et al., 2018; Valencia de Ita et al., 2018）。我们先前的研究也表明，芦苇是栽培平菇属（*Pleurotus spp.*）蘑菇的良好木质纤维素材料（Li et al., 2023a, 2023b, 2023c）。然而，芦苇作为替代基质的优势仍不清楚。因此，本研究选择木屑作为常规参考基质，同时选择芦苇作为研究对象，因为芦苇在当地资源丰富、木质纤维素含量高，并且代表与木屑不同的C/N比和木质纤维素组成。平菇被广泛栽培，因为它可以在多种基质材料上生长，栽培周期相对较短，生产成本较低（Mahari et al., 2020）。平菇（*Pleurotus ostreatus*）是世界第三大产量的食用菌，因为它能够定殖和降解多种木质纤维素基质（Fernandes et al., 2015）。因此，我们分别以芦苇和木屑作为关键基质栽培平菇，并测试基质分解、碳氮利用和子实体生长情况。目的是比较芦苇作为木屑替代基质的基质碳氮利用、木质纤维素降解、酶活性、产量和营养品质。本研究的假设是：（1）两种基质的碳利用机制和碳转化特征不同，芦苇中的木质纤维素降解比木屑更容易；（2）芦苇基质的产量和营养/次生代谢产物含量高于木屑基质。章节片段实验材料芦苇基质来源于松嫩平原西部牛心套保国家湿地公园，该公园拥有3300公顷芦苇湿地，年产量超过7000吨。芦苇秸秆被粉碎至长度0.8～1.5 cm、宽度1～2 mm，用于食用菌栽培。木屑基质（粒径小于5 mm）购自市场，其他辅料包括麦麸、豆饼、石灰和石膏。所购材料与芦苇基质类似，均被粉碎至...芦苇和木屑基质中总碳和总氮含量的变化在平菇栽培过程中，两种基质的总碳和总氮含量均发生显著变化（图2，*p* < 0.05）。芦苇基质中的总碳（TC）含量从灭菌阶段（S0）的412.89 g/kg降至第二潮期（S7）被食用菌消耗后的242.30 g/kg，降幅达41.32%。最显著的碳损失发生在S1至S2阶段，下降了19.62%。基质的总碳...芦苇基质上基质木质纤维素利用的特征结果支持了第一个假设。芦苇基质和木屑基质的碳利用机制和碳转化特征差异显著，芦苇的木质纤维素降解比木屑更容易。芦苇基质表现出更高的降解效率而非更高的降解产量。生物学效率主要取决于基质的特性和生长过程的环境条件，以及采收潮数...结论（1）芦苇基质表现出碳和氮利用在时间上的明显解耦，其特征是菌丝发育期间的高碳消耗（“前期碳利用”）和子实体形成期间的集中氮利用（“后期氮利用”）。相比之下，木屑基质在整个栽培过程中持续同时利用碳和氮。这种养分利用模式的差异是...CRediT作者贡献声明**甘甜甜：** 初稿撰写、可视化、方法学、调查、正式分析、数据管理、概念化。**杜荣芳：** 审阅与编辑、数据管理。**李小宇：** 审阅与编辑、监督、资源管理、项目管理、经费获取、概念化。**王秋玲：** 调查、数据管理未引用参考文献Dissasa, 2022; Fayyaz, 2024; Han et al., 2018; KalǎcP, 2013; K?bbing et al., 2013; Latiff et al., 1996; Li and Li, 2024a; Li, 2024b; de Ita et al., 2018.提交声明所述工作此前未发表过。本文未在其他期刊投稿中。本文的发表已获得所有作者以及工作开展地负责机构的默示或明示批准。如被录用，本文不会以相同形式、英文或任何其他语言（包括电子形式）在其他地方发表，除非获得版权持有人的书面同意。生成式AI使用声明在稿件准备过程中，仅使用了少量生成式AI工具用于语言润色、语法纠正和句子结构优化，占整个稿件处理工作的不到10%。论文的所有科学内容、实验数据、结论分析和学术观点均由作者独立完成和验证。作者已全面检查并修改了所有AI辅助输出，并对...利益冲突声明作者声明，不存在已知的与本论文报告的工作相冲突的经济利益或个人关系。致谢本研究由吉林省重点研发项目（20240304158SF）和中国科学院战略性先导科技专项（XDA28110401）资助。甘甜甜|杜荣芳|王秋玲|李小宇