枯草芽孢杆菌对皱环牛肝菌菌丝的正常生长至关重要

《Fungal Biology》：Bacillus subtilis is crucial for the normal growth of mycelium for Stropharia rugosoannulata

　　

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  S. rugosoannulata在经过灭菌处理的木屑培养基中生长缓慢。
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  S. rugosoannulata在未经灭菌处理的木屑培养基中生长迅速。
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  B. subtilis能够促进S. rugosoannulata在灭菌木屑培养基中的生长。

引言

近年来，Stropharia rugosoannulata的栽培规模在全球范围内迅速扩大。在中国，有30多种食用菌被大规模栽培，但大多数都是以原木或木屑作为培养料。由于木材短缺，木腐食用菌产业的进一步发展受到了严重限制。然而，中国每年会产生超过10亿吨的农业秸秆，如稻草和玉米秸秆。除了部分用于饲料并返回田间外，仍有大量秸秆被浪费，造成环境污染（Zhang等，2021；Zhao等，2024）。S. rugosoannulata的栽培原料非常多样，不仅可以使用木屑，还可以使用各种作物的秸秆。此外，S. rugosoannulata还可以与水稻、蔬菜等多种作物轮作，从而提升土壤肥力和微生物群落结构（Tang等，2022；Hao等，2024）。由于味道鲜美且富含多种对人类健康有益的营养成分和生物活性物质，S. rugosoannulata在越来越多的国家受到青睐（Zhang等，2014；Jiang等，2023；Huang等，2023；Li等，2023；Li等，2023, 2024；Chen等，2024）。

S. rugosoannulata虽然易于栽培，但由于其生长极其缓慢，因此菌种的制备十分困难。目前，S. rugosoannulata通常在经过堆肥处理或未经过堆肥处理的木质纤维素材料上作为培养基进行栽培，接种后直接在上面覆盖一层覆盖土。培养基和覆盖土中存在着大量种类繁多的微生物。在这种环境下，S. rugosoannulata的菌丝不仅不会受到抑制，反而会快速旺盛地生长。S. rugosoannulata通常在秋季播种，播种30-40天后，菌丝就能完全覆盖厚度为20-25厘米的培养基。再过40-50天，它就会开始形成子实体。如果用于制备菌种的培养基是在121℃下灭菌的，或者在100℃下灭菌的，那么在25℃条件下，菌丝接种后需要60-70时间才能完全覆盖直径为10厘米、高度为15厘米的菌种袋。在某些情况下，菌丝在这一过程中可能会停止生长。目前，菌种在完全灭菌的培养基中生长缓慢甚至停滞的问题，已经成为制约S. rugosoannulata生产的瓶颈。

菌丝在未经灭菌的培养基中生长迅速，而在灭菌培养基中则生长缓慢，这可能与培养基中的微生物有关。在自然或人工栽培条件下，食用菌在其生长发育过程中与环境微生物之间存在着极为复杂的关系。根据与食用菌的关系，环境微生物通常可分为四类。第一类是污染微生物，如细菌和真菌。为了与食用菌的菌丝争夺有限的养分和生存空间，这些污染微生物往往会产生能够抑制、杀死或降解食用菌菌丝的代谢物。在生产中，常见的污染细菌包括Pseudomonas属和Xanthomonas属，而真菌则包括Trichoderma属、Aspergillus属、Neurospora属、Penicillium属等（Bian，2013；Carrasco和Preston，2020）。第二类是病原微生物，它们会感染食用菌的营养菌丝或子实体。例如，Trichoderma harzianum可以感染多种食用菌，导致生产中出现绿霉病（Allaga等，2021；An等，2022）。Pantoea属细菌可引发Pleurotus eryngii和S. rugosoannulata的细菌性软腐病（Kim等，2007；Ruiyiny Zhang等，2013；Jia等，2021）。Pseudomonas tolaasii则可导致Pleurotus ostreatus和Agaricus bisporus出现褐斑病（Ruiying Zhang等，2007；Liu等，2022）。第三类是伴生微生物，它们与某些食用菌共同生长。例如，Annulhypoxylon stygium和分别是Tremella fuciformis和的伴生真菌（Tian等，2010；Lin等，2015）。第四类是有益微生物，它们能够促进某些食用菌的营养菌丝生长或诱导其形成子实体（Braat等，2022）。例如，Pseudomonas putida对于诱导Agaricus bisporus形成子实体至关重要（Rainey，1991；Colauto等，2016）。此外，它还能促进羊肚菌的菌丝生长（Pion等，2013；Chen等，2023；Lei等，2024）。

由植物生长促进细菌制成的微生物接种剂已被广泛用于农作物种植，有助于提高农作物的产量、品质以及抗逆性，并取得了显著效果（Trivedi等，2020）。T. fuciformis和的伴生真菌已经被分离、鉴定，并在农业生产中得到广泛应用，这也是实现Tremella属食用菌商业化栽培的关键（Tian等，2010；Lin等，2015）。不过，与农作物种植相比，用于食用菌的微生物生长促进因子的研究和应用进展相对较慢。

针对S. rugosoannulata在灭菌木屑培养基上生长缓慢的问题，本文对能够促进菌丝生长的细菌进行了分离、鉴定和评估。研究结果表明，B. subtilis能够在不引发任何微生物污染现象的情况下，促进S. rugosoannulata在灭菌木屑培养基中的菌丝生长。这一发现为开发用于S. rugosoannulata菌种生产的微生物接种剂提供了依据。

章节节选

菌株

本研究所使用的S. rugosoannulata菌株CCMSSC04796是由中国蘑菇菌种标准与控制中心（CCMSSC）提供的。该菌株近年来在中国得到了广泛栽培。它是在马铃薯葡萄糖琼脂（PDA）培养基（Difco，美国）上培养的，然后储存在-196℃的液氮中。使用前，需将该培养物接种到PDA培养基上，在25℃的黑暗环境中培养15天，使其活化。

S. rugosoannulata的培养基

木屑培养基是由Populus树的木屑制成的，其含水量为

培养基灭菌程度对菌丝生长的影响

木屑培养基的灭菌程度对菌丝的生长有着显著影响。如图1所示，未经完全灭菌的木屑培养基，即处理I、II和III中的菌丝生长速率，明显高于经高压蒸汽灭菌的培养基，也就是处理IV中的生长速率。在那些未经完全灭菌的木屑培养基中，处理I的菌丝生长速率最快，其次是处理II的菌丝生长速率

讨论

S. rugosoannulata是一种重要的商业化栽培食用菌。然而，当使用完全灭菌的培养基来制备菌种时，其菌丝生长极为缓慢，甚至完全不生长，这已成为S. rugosoannulata生产过程中的一个瓶颈问题。本文研究发现，与在完全灭菌的木屑培养基中相比，S. rugosoannulata在未经灭菌或仅经过部分灭菌的木屑培养基中的菌丝生长速率提高了90% - 125%。这一

作者贡献说明

Qinghao Fan：数据整理。Jinwei Zhang：统计分析。Suyue Zheng：文章撰写——审阅与编辑。Nuolin Yang：统计分析。Man Cui：统计分析、数据整理。Yu Tian：文章撰写——审阅与编辑、初稿撰写。Gaige Shao：文章撰写——审阅与编辑、资金筹集。ruiying Zhang：文章撰写——审阅与编辑、资金筹集

未引用参考文献

Grant等，1984；Zhang等，2007；Zhang等，2013。

参与同意声明：

无需同意。

数据可用性

本研究生成和/或分析的数据已存储在NCBI GenBank数据库中，访问编号为PP770727（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/PP770727）。

伦理审批

无需审批。

发表同意声明：

无需同意。

利益冲突/竞争性利益

作者声明不存在任何利益冲突或竞争性利益。

资助情况

本研究得到了中国农业研究系统（CARS-20）以及陕西省自然科学基础研究计划（2025JC-YBMS-188）的支持。

利益冲突声明

? 作者声明不存在任何可能影响本文研究成果的已知财务利益关系或个人关系。

Yu Tian|Man Cui|Suyue Zheng|Nuolin Yang|Qinghao Fan|Jinwei Zhang|Gaige Shao|Ruiying Zhang