Факультет

Студентам

Посетителям

Методы селекции высокоурожайных штаммов шампиньона двуспорового

При селекции культивируемого шампиньона применяют те же методы, которые приняты в микробиологии при селекции бактерий и плесневых грибов: селекция многоспоровых штаммов культивируемых сортов, селекция моноспоровых штаммов культивируемых сортов, гибридизация, использование в качестве источника для получения новых сортов дикорастущего шампиньона двуспорового, использование мутагенных факторов в селекции шампиньонов.

В большинстве случаев эти методы основаны на отборе, производимом на фоне естественной изменчивости организма. Кроме того, выделены мутанты при воздействии на споры ультрафиолетовых и рентгеновских лучей, радиоактивных веществ, а также при химической и термической обработке спор. При помощи перечисленных методов получены высококачественные сорта. Например, широко распространены в Европе и Америке штамм 286 (ультрафиолетовое облучение моноспоровой культуры), штамм 310 (многоспоровая селекция) и т. д.

Об изменчивости плесневых грибов, изменчивости и расообразовании фитопатогенных грибов имеется много данных, о наличии же каких-либо рас у высших базидиомицетов почти нет сведений. Есть лишь предположения, что у шампиньона и других базидиомицетов существуют расы, обладающие различной физиологической активностью. Р. Д. Рабе обнаружил у Armillariella mellea (Vahl ex Fr.) Karst, существование различных типов мицелия. Отсутствие четких данных о наличии рас и изменчивости, в частности, у шампиньона осложняет его селекцию.

Селекция многоспоровых штаммов. В 1900 г. были разработаны методы проращивания спор культурного шампиньона и началось выращивание многоспорового стерильного мицелия. Это сделало возможным проведение отбора и сохранение лучших сортов.

Селекция многоспоровых штаммов получила широкое распространение и стала одним из основных методов выведения новых сортов шампиньона. Более 30 лет считали, что многоспоровая культура является единственным путем получения урожайных сортов шампиньона. Установлено, что такие культуры хорошо воспроизводят характерные черты родительских форм, т. е. плодовых тел, от которых взяты споры. Если из одного спорового отпечатка (споры, осыпавшиеся с одного плодового тела) выделить несколько многоспоровых культур, то их свойства будут в основном сходными между собой и с родительской формой. Позже стало известно, что для закрепления какого-либо ценного признака достаточно получить несколько последовательных многоспоровых культур от родительских форм, обладающих этим признаком. А. М. Клигмен предлагает вводить метод многоспоровых культур в том случае, когда желательно сохранить признак рода. Данные И. Хелтая подтверждают это. Он культивировал сорта, выведенные многоспоровым методом, которые в течение 30 лет сохраняли свои свойства.

Однако известны случаи, когда при использовании этого метода получали поколения, обладающие по сравнению с исходным сортом худшими свойствами. В целом накопленный опыт показывает, что передача и особенно закрепление желательных свойств у культивируемого шампиньона недостаточно стабильны. Например, Э. Б. Ламберту, работающему с сортом Белоснежный, за многие годы культивирования лишь однажды удалось получить в результате многоспоровой селекции сорт с нужными стойкими признаками: с быстрым ростом мицелия, плотной мясистой шляпкой, короткой ножкой, быстрым созреванием плодовых тел, высокой урожайностью и с большой устойчивостью к заболеваниям. Однако при последующем размножении мицелия от абсолютно белых плодовых тел были получены плодовые тела и белые, и коричневые, и кремовые.

Рядом исследователей описан метод выделения, испытания и сохранения многоспоровых штаммов. По этой системе в течение всего периода испытаний, состоящего из трех ступеней (опыты с горшечной культурой в лаборатории, испытания в опытных условиях в шампиньоннице и испытания в производственных условиях в больших масштабах), проводят наблюдения за урожайностью, качеством плодовых тел (размер, стойкость окраски, структуры ткани, быстрое или медленное раскрывание шляпки), устойчивостью к заболеваниям, приспособляемостью к изменениям условий культивирования (температуре, влажности, обмену воздуха, составу грунта). На основе многолетнего опыта был сделан вывод, что селекция многоспоровых штаммов дает удовлетворительные результаты. Однако выражение наследственных свойств (морфология мицелия, размер и форма плодовых тел, урожайность) в таких многоспоровых культурах может значительно модифицироваться под воздействием внешних условий, по-разному влияющих на мицелий, который происходит от различных спор, давших начало этой культуре.

А. Саразин полагает, что свойства многоспоровой культуры представляют собой среднее от свойств наиболее активных односпоровых штаммов, входящих в эту многоспоровую культуру. По мнению ряда исследователей, выделение многоспоровых штаммов должно быть первым этапом в селекционной работе, включающей исследование свойств имеющихся сортов, среди которых выбирают материал для дальнейшей селекции. Результаты исследований многоспоровых штаммов свидетельствуют об однообразии их свойств, затрудняющем отбор; вместе с тем эти штаммы хорошо наследуют родительские свойства, что дает возможность надеяться на успех селекционной работы.

Таким образом, представляют интерес исследование стабильности свойств многоспоровых штаммов и оценка этого метода для целей селекции. Конкретно вопрос заключается в том, являются ли такие свойства, как урожайность, характер плодоношения и качество плодовых тел, достаточно стабильными признаками, чтобы по ним вести отбор. Очевидно, что для проведения селекционной работы среди многоспоровых штаммов шампиньона следует изучать сочетание многих признаков грибного организма. Исследования последних лет показали, что многоспоровые штаммы четко различаются по характеру плодоношения («длительные», «быстрые», «поздние»), по урожайности, по качеству плодовых тел. При вегетативном размножении и частично при споровой репродукции многоспоровые штаммы могут сохранять имеющиеся у них свойства. Следовательно, многоспоровая селекция является достаточно перспективным методом для получения стабильных сортов культивируемого шампиньона.

Селекция моноспоровых штаммов. Культивируемый шампиньон является гомоталличным видом и образует на моноспоровом мицелии нормальные плодовые тела. Метод селекции моноспоровых штаммов в настоящее время считается более перспективным, чем метод селекции многоспоровых штаммов, и имеет ряд преимуществ.

1. Моноспоровые штаммы обладают большим разнообразием свойств и значительной степенью изменчивости, что дает большой материал для отбора. Разнообразие свойств проявляется даже в том случае, если споры взяты от одного и того же плодового тела. Обычно моноспоровые штаммы обнаруживают различия в отношении такого легко поддающегося учету и измерению характерного признака, как внешний вид мицелия на агаровых средах в лабораторных условиях (воздушный или погруженный мицелий, его цвет, скорость роста, скорость деления клеток мицелия). Моноспоровые штаммы различают по скорости появления, размерам, морфологическим особенностям плодовых тел, по урожайности. По продуктивности они варьируют от стерильных до более урожайных, чем многоспоровые штаммы. При помощи этого метода выведен ряд высокоурожайных сортов. Так, в 1953 г. был получен кремовый сорт, ставший основным стандартным сортом в США. В результате испытания около 600 моноспоровых штаммов получен высокоурожайный снежно-белый штамм, широко распространенный среди грибоводов как сорт 286. Это показывает, что выделенные при помощи моноспорового метода сорта являются стабильными. Однако отмечено, что морфологические признаки плодовых тел, а также и урожайность не всегда полностью сохраняются при вегетативном размножении мицелия полученных таким способом сортов. Возможно, это явление в значительной степени зависит от условий размножения грибницы.

2. Свойства и особенности каждого моноспорового штамма четко выражены, тогда как в многоспоровой культуре они маскируются. Это позволяет подойти к решению вопроса о возможном существовании корреляции между морфологическими особенностями мицелия и урожайностью. Имеются указания на то, что метод моноспоровых культур — единственный путь для решения этого важнейшего для селекции шампиньонов вопроса. Единого мнения по этому вопросу до настоящего времени нет. С одной стороны, высказывается точка зрения, что между внешним видом колоний, общим ростом моноспоровых штаммов в условиях чистой культуры и урожайностью корреляции не наблюдается; с другой стороны, выявлена некоторая зависимость между типом мицелия на агаризованных средах и качеством и количеством урожая в грунте.

Для выяснения этого вопроса были проведены исследования большого числа моноспоровых штаммов параллельно в лаборатории и теплицах. Показано, что моноспоровые изоляты отличаются по типу и скорости роста мицелия; отмечена связь между урожайностью и типом мицелия. Предполагается, что отбор можно вести по типам мицелия в лабораторных условиях, применяя методы «чашечных половинок». В результате анализа полученных данных все моноспоровые штаммы по их морфологическим признакам на картофельно-глюкозной среде были разделены натри расы — А, В, С (наиболее урожайными являются расы В и С):

Раса А. Колония неправильной формы, плоская, сероватая. Поверхность порошковидная, край сильно изрезан. Воздушный мицелий развит очень слабо в виде стелющихся по субстрату прижатых гиф. Рост колоний медленный. Средний диаметр на 15-е сутки составляет 25 мм.

Раса В. Колония правильной округлой формы, плоская, белая. Поверхность и край ровные. Воздушный мицелий в центре колонии тяжистый, несколько прижатый к субстрату, по краю — паутинистый, отстающий от субстрата. Часто имеются капли прозрачного экссудата. Рост колоний быстрый. Средний диаметр на 15-е сутки составляет 61 мм.

Раса С. Колония правильной округлой формы, плоская, снежно-белая. Край ровный. По всей поверхности — очень обильный густой паутинистый воздушный мицелий, сильно отстающий от субстрата. Рост колоний очень быстрый. Средний диаметр на 15-е сутки составляет 82 мм.

Схемы селекции шампиньона. В настоящее время можно принять следующие схемы селекции культивируемого шампиньона.

Многоспоровая селекция

I этап — отбор лучших производственных сортов и дикорастущих экземпляров Agaricus bisporus; возможна обработка спор химическими мутагенами и ультрафиолетовыми лучами.

II этап — анализ спор каждого образца (спорового отпечатка) методом моноспоровых культур на агаризованной картофельно-глюкозной среде и отбор тех образцов, в которых преобладают морфологические расы В и С.

III этап — испытание отобранных на II этапе споровых отпечатков методом «чашечных половинок»; отбор по скорости и характеру роста мицелия на стерильном компосте в чашках Петри.

IV этап — испытание на урожайность многоспоровых штаммов, выращенных из спор образцов, отобранных на III этапе; отбор наиболее урожайных штаммов и вегетативное размножение мицелия отобранных штаммов.

V этап — повторное испытание на урожайность, отбор штаммов с наиболее стабильной урожайностью.

VI этап — производственное испытание многоспоровых штаммов, полученных на V этапе.

Моноспоровая селекция

I этап — тот же, что и при многоспоровой селекции.

II этап — анализ споровых отпечатков исследуемых образцов методом моноспоровых культур и отбор моноспоровых изолятов с типами колоний В и С.

III этап — испытание этих моноспоровых изолятов методом «чашечных половинок» и отбор среди них лучших по характеру роста мицелия на стерильном компосте в чашках Петри.

IV этап — испытание на урожайность моноспоровых штаммов, отобранных на III этапе (наиболее урожайные используются для вегетативного размножения).

V этап — повторные испытания моноспоровых штаммов на урожайность (отбираются с наиболее стабильной урожайностью и хорошими качествами плодовых тел).

VI этап — испытание моноспоровых штаммов, отобранных на V этапе, на больших площадях и отбор штаммов, показавших хорошие результаты при производственных испытаниях.

VII этап — создание искусственных многоспоровых штаммов из наиболее ценных моноспоровых штаммов путем смешения вегетативного мицелия (после испытания на урожайность их также можно вводить в производство).

Гибридизация. Культивируемый шампиньон Agaricus bisporus представляет собой гомоталличную форму, причем обоеполость его обусловлена наличием в клетках многочисленных ядер различной половой характеристики. Двуядерные споры культивируемого шампиньона, как и некоторых других представителей базидиомицетов, относящихся обычно к гомоталличным формам, в зрелом состоянии вследствие деления ядер становятся многоядерными и при прорастании образуют миогоядерный проросток. Таким образом, гаплоидная стадия протекает здесь в необычном для большинства базидиомицетов многоядерном состоянии и дикарионы формируются непосредственно из многоядерных клеток. В силу этого половая реакция и, следовательно, возможность половой гибридизации исключаются.

Однако исследования последних лет заставляют несколько пересмотреть эту точку зрения. Так, анализ трех поколений смешанной культуры двух штаммов шампиньона показал наличие скрещивания исходных штаммов и перекомбинации их признаков во втором поколении. В подтверждение приводится ряд цитологических наблюдений, при которых фиксировался переход ядер через анастомозы между мицелиями смешиваемых штаммов. Дальнейшая разработка этого направления позволит использовать такое перекомбинирование признаков в селекции шампиньонов.

Использование дикорастущего шампиньона двуспорового в качестве источника для получения новых сортов. В настоящее время этому методу уделяется сравнительно мало внимания. Согласно данным Э. Б. Ламберта, в США начиная с 1925 г. от дикорастущего шампиньона двуспорового не было выведено ни одного нового сорта. В то же время после предварительного исследования возможностей культивирования дикорастущего шампиньона двуспорового был получен в 1953 г. в Израиле хороший сорт при использовании его изолятов. Д. Уол считает, что на дикорастущий шампиньон двуспоровый следует смотреть как на надежный источник новых сортов. К этому мнению присоединяются Э. Б. Ламберт, который наблюдал, что изоляты, полученные от дикорастущего шампиньона двуспорового, могут очень сильно отличаться по своему росту и развитию от культивируемых сортов. Поэтому необходимо тщательно изучить и оценить потенциальные возможности таких изолятов.

Наиболее интенсивные исследования в этом направлении ведутся в Венгрии. Широко известные высокоурожайные сорта РС-1 и РС-6, а также сорта РС-4 и РС-20 были получены из дикорастущего шампиньона двуспорового. Основной метод работы, применяющийся там и в настоящее время, — длительная адаптация дикорастущих изолятов к условиям культивирования. Дикорастущий шампиньон двуспоровый рассматривается в Венгрии как важный резерв для получения новых сортов культивируемого шампиньона.

Дикорастущий шампиньон двуспоровый встречается сравнительно редко, поэтому работа требует обширных поисков. Однако если стать на точку зрения происхождения культивируемого шампиньона от дикорастущего двуспорового, то этот метод можно считать достаточно перспективным.

Использование мутагенных факторов в селекции шампиньонов. Естественные спонтанные мутации в культуре шампиньона, такие как изменения содержания пигмента в шляпке, изменения характера роста мицелия в колонии, проявляющиеся в секреторности, хорошо известны. По мнению ряда авторов, воздействие на споры или мицелий различными мутагенными факторами может существенно повысить уровень наследственной изменчивости в популяции штаммов культурного шампиньона. Однако исследования в этом направлении немногочисленны.

Проводились опыты по стимулированию мутаций у мицелия шампиньонов добавлением нитрата урана в картофельно-глюкозный агар, на котором выращивали мицелий. Полученные штаммы давали в 5—7 раз больше мицелия, чем исходный штамм. Облученные штаммы давали более ранний урожай и на мицелии некоторых мутантных штаммов возникали плодовые тела белой окраски вместо коричневой. Изучалось влияние облучения ультрафиолетовыми лучами на прорастающие споры культивируемого шампиньона. Полученные из облученных спор колонии варьировали в тех же пределах, что и моноспоровые изоляты из необлученных спор. Влияние облучения спор на урожайность в опыте не испытывалось.

Более обнадеживающие результаты дали эксперименты Л. Р. Нибона и Р. Киннета. Нибон, облучая споры ультрафиолетовыми, гамма — и нейтронными лучами, получил очень ценные штаммы, по урожайности значительно превосходящие исходные сорта. Киннет, проведя селекцию среди колоний, выросших из спор, облученных ультрафиолетовыми лучами, получил штаммы, по урожайности превышающие на 20—31 % исходный сорт. Положительные результаты были получены и при обработке спор культивируемого шампиньона химическим мутагеном нитрозометилмочевиной. При дальнейшей разработке этот метод может оказаться достаточно перспективным для селекции культивируемого шампиньона.

Таким образом, в настоящее время наиболее эффективным и широко распространенным методом селекции A. bisporus является селекция с применением многоспоровых и моноспоровых изолятов культивируемых сортов, наименее разработанными — скрещивание и индуцированные мутации. Хотя эти методы еще мало исследованы, они представляют большой интерес.

В настоящее время, по данным Л. А. Девочкина, в мировой практике грибоводства известно более 50 штаммов шампиньонов, различающихся по урожайности и внешним признакам. Выделяют следующие признаки, отличающие штаммы шампиньонов: 1) окраска (белая, светло-кремовая, темно-кремовая, светло-коричневая, темно-коричневая); 2) характер поверхности шляпки и ножки; 3) устойчивость плодовых тел в покровной земле; 4) продуктивность и характер волн плодоношения; 5) устойчивость к заболеваниям; 6) требовательность к условиям питания; 7) пригодность для консервирования.

В настоящее время Франция является основным поставщиком мицелия шампиньонов в большинство европейских стран. Мицелий во Франции производят фирмы «Сомицел», «Ле Льон», «Саразен», «Ле шампиньон».

В Англии в основном используют белые штаммы, переходя на цветные или кремовые только в экстренных случаях или при наличии вирусных болезней белых штаммов, считая окрашенные более устойчивыми к заболеваниям. Все этим штаммы требовательны к качеству компоста, воздухообмену, температуре и влажности культивационных помещений, а также, как считает Ян Уайт, к дозе инсектицидов.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: