本篇报道围绕2018年度上海市科技进步奖一等奖项目工厂化金针菇系列新品种的选育及推广应用展开,该奖项由上海市农业科学院食用菌所育种团队获得。

9.1_副本

如果说金针菇是个头戴金黄帽的小短腿,会不会招来吃货们的疑惑?实际上,我国古代人食用的野生金针菇确实是头戴棕黄色菌盖,菌杆粗壮的模样,跟我们现在食用的“盖小、腿细、全身白色”的金针菇外形大相径庭。

为什么追寻野生风味的当下,市场却没有野生金针菇的身影?难道它不香吗?这得从野生金针菇的特点说起。

野生的金针菇种名“绒柄小火菇”或“绒柄金钱菇”(Flammulina velutipes)。从它的种名之“绒柄”不难想象,它腿上有毛,这导致它的口感可能有点……

日本人也注意到了这一点,他们在金针菇栽培的过程中,不断筛选更符合市场需求的品种。直到有一天(20世纪80年代),一种头戴小白帽、小腿细长略带绒毛的品类跃入眼帘,他们才找到了心仪的金针菇。

不仅如此,他们基于之前长期积累的食用菌工厂化栽培技术(20世纪60年代,日本开始通过空调设备匹配各种自动化装置,实现了金针菇的工厂化栽培,整个金针菇栽培管理过程全部自动化),为这种金针菇量身定做了一套栽培工艺。

20世纪90年代,我国引进了这套工艺,包括他们遴选的金针菇菌种。但在国内培育的过程中,研究人员发现,引进的菌种在多次使用后,会发生退化现象,这就意味着需要持续不断地从日本进口。

依赖进口菌种这个问题也摆在了上海农科院食用菌研究所尚晓冬的面前:继续从日本引进,还是自己研发?作为一位从事食用菌研究的科学家,他很难不选择后者。

优生

育种时,研究人员常首选杂交方式,因为通过杂交往往可以将同一物种里两个或多个优良性状集中在一个新品种中,进而产生杂交优势,即获得比亲本品种更强或性能更好的新品种。

面对金针菇的育种,尚晓冬最初也是这么想的。

他带领团队尝试用杂交方法来育种,希望实现不同亲本之间的优势互补。几经尝试,一直获得不了期待的品种。

尚晓冬看着多次实验的结果,长期科研形成的敏感性促使一个疑问浮现:“是不是金针菇菌种本身太不纯了?如果是这样,或许可以转换下思路,让金针菇亲本自交试试。”不纯的亲本在自交过程中,或能把目标性状分离出来。这个假设需要通过实验来验证。

结果不出所料,虽然自交子代整体表现得比较孱弱,但确实发生了性状分离:自交第一代就已经分离为性状各异的品种,它们在颜色、生长速度、营养成分含量等方面都千差万别。

科学研究很难一蹴而就,研究团队需要在不同的亲本中通过一次又一次的实验来反复验证设想。直至2015年,一种令人期待的菌株从千余株培养菌株中脱颖而出。相比国外引进的品种,这种菌株长得更快更好,出菇更多更优,它就是“上研1号”:成熟时间在54天,相比引进品种生长更快(缩短2天);生物转化率(采收单产/单瓶干物质)高达150%,引进品种为135%;优菇比例达80%,引进品种为75%;维生素、粗多糖等营养指标提高9.0%~42.8%。

至此,第一个满足商业化生产要求的国产工厂化金针菇品种诞生了,实现了从“0到1”的突破。这意味着,我国可以摆脱对日本金针菇菌种的依赖。

优育

不过菌种的获得只是第一步,每一个“优生儿”,都需要匹配一套适合的“优育”工艺,但直接使用从日本引进的培育系统,“上研1号”表现出“水土不服”。

基于解决这一问题的同时,尚晓冬还思忖着有没有更高效的培育方式:“当初从日本引进金针菇工厂化生产技术时,菌种工艺采用固体基质,是不是可以将培养金针菇菌种的固体基质换成液体呢?”

相比固体,菌种可以在流动的基质里生长,那么生长起来就更快,生产周期更短。此外,液体基质培养,占地规模也可以更小。

基于这些考虑,结合实验室常用的培养液,尚晓冬带领团队不断优化培养液碳源、氮源、微量元素等营养配比,终为“上研1号”量身定制了一套培养液配方。

掌握了金针菇菌种培育技术,探索好了一套培育方式后,研究团队根据工厂化生产的需要,不断开拓新的品种,也就是我们经常在市场看到的“雪榕3号”“上研2号”“金针菇G1”等具有不同培育优势的新品种。(当然,这些新品种从营养学角度来看,差别不大,培育不同品种是为了满足不同公司生产的需要。)

至此,不依赖进口菌种实现国产金针菇工厂化生产最关键的问题都解决了。也正因为这两方面的研究突破,我国金针菇工厂化生产比其他食用菌发展得更快,规模也最大。

以上市公司上海雪榕生物科技有限公司为代表,金针菇已经成为该公司的主打食用菌产品,其“雪榕菇”就有来自上海农科院尚晓冬团队研发的产品。

此时,相比日本的金针菇工厂化生产,我国有巨大的市场规模优势,金针菇研发技术已经展示出“青出于蓝而胜于蓝”的态势——单产达到世界领先,且生产成本不断下降。

对于公司生产而言,他们获得了稳定优质的菌种和先进工艺。对于咱老百姓而言,咱有可口好吃又经济实惠的金针菇。面向国民经济主战场,尚晓冬领衔的团队在金针菇育种方面交上了一份令人骄傲的答卷。

未来有一天,金针菇可能不再塞牙……

其实金针菇真的很好,涮火锅,离不开金针菇;烧烤串,离不开金针菇;蒜蓉金针菇、培根金针菇、凉拌金针菇都回味无穷……如果没了金针菇,美食界都会少很多乐趣。唯一不足,它有些塞牙。”

吃货们关注的问题,尚晓冬团队也一直在寻找其背后的科学原因。他们正在尝试借助基因编辑技术,寻找并修改相关性状关联的基因,培育出吃口更好的金针菇。

当然,作为食用菌研究所的科学家,金针菇不是他们研发的唯一对象。香菇作为食用菌最大品类,也是目前消费量最大的食用菌,生产上仍然以菇农种植为主,还未实现工厂化生产。这可能因为香菇的天性更“野”,香菇的液体基质培养工艺的探索并不如金针菇来得顺利。直至2020年底,该团队才成功构建了一套适合香菇的液态培养工艺,目前正在河南企业基地试生产。

另外,尚晓冬团队也在不断开拓新的食用菌品种。几年前,他们在西北荒漠沙地发现了一种菌菇,其外形大如人脑,若劈开,其切面不过两三分钟就呈现出酒红之色,烹饪过后还有一股蘑菇中少有的脆甜口感,他们称之为“中华美味蘑菇”。尚晓冬团队很难抵御这种菇的魅力,现已把它引进了实验室。目前,中华美味蘑菇的培育技术已经研发成功,正在寻找企业对接生产。不久的将来,我们餐桌上或又将多一款山珍美味。

本文由上海市“科技创新行动计划”科普项目 (19DZ2332500)资助