中國是世界上最大的藥用菌生產國和消費國,我國常用的藥用真菌有270多種,其中靈芝屬的赤芝、紫芝、薄蓋樹芝和松杉靈芝是重要的藥用真菌資源,赤芝又是所有藥用真菌中研究最多和最深入的菌株。靈芝是擔子菌綱、多孔菌科、靈芝屬赤芝(Ganoderma lucidum)和紫芝(Ganoderma japonicum)的總稱,是中華民族傳統醫藥瑰寶,具有扶正固本的功效。我國最早的藥學著作《神農本草經》將其列為有效無毒之上品,2000年版的《中華人民共和國藥典》首次把靈芝收錄,指定赤芝(Ganoderma lucidum)和紫芝(G.sinensis)的子實體為法定中藥材。2001年,國家衛生部在“可用于保健食品的真菌菌種名單”中把赤芝(G.lucidum)、紫芝(G.sinensis)和松杉靈芝(G.tsugae)列為可作為保健食品的真菌菌種。2023年11月9日,國家衛生健康委員會和國家市場監管總局聯合發布公告,將靈芝等9種物質納入按照傳統既是食品又是中藥材的物質目錄。2023年12月18日,國家市場監管總局會同國家衛生健康委員會和國家中醫藥管理局制定并發布了《保健食品原料目錄靈芝》,并于2024年5月1日起正式施行。
浙江省龍泉市地處亞熱帶季節氣候區,年平均氣溫17.6℃,年降雨量1665毫米。境內森林資源豐富,生態優良,森林覆蓋率84.7%,有“中國生態第一市”“浙江林海”之稱,非常適宜靈芝生長。
龍泉從1987年開始進行人工菌種培育靈芝試驗,并取得成功,1992年開始規?;N植段木靈芝,1996年被授予“中華靈芝第一鄉”的榮譽稱號,2010年和2011年“龍泉靈芝”和“龍泉靈芝孢子粉”分別獲得國家地理標志產品保護,是中國道地靈芝核心產區。三十多年來,靈芝菌種和制種技術設備也發生了階段性改變,以適應不斷變化的市場需求。
近代靈芝菌種和設備的演變
林志彬教授在《靈芝現代研究》一書中,將我國靈芝分布按氣候劃分為四個類型,熱帶亞熱帶型、溫帶型、低溫型、廣泛分布型,指出“熱帶亞熱帶是靈芝類真菌分布集中地區”。靈芝菌種是靈芝產業的“芯片”,是靈芝遺傳育種和生產應用的基礎。人工種植靈芝菌種主要通過野生靈芝馴化、引進國外菌株在國內誘變選育,以及原生質體融合技術等途徑獲得。豐富的龍泉靈芝種質資源,為靈芝菌種培育打下了良好的基礎。
第一個階段(1987—2000年)
這個階段主要是從日本引進信州、京大兩個靈芝菌種作為主栽品種。1995年,為了尋找優質高產的靈芝菌株,龍泉市真菌研究所對Ga908、Ga914、信州、京大、慧州和NG-7號等六個不同菌株進行對比試驗。不同菌株在相同條件下,原基的出現、開片的早遲都存在著差異,在菌蓋、菌柄、色澤和產量方面也存在明顯的差異。根據對比試驗和大田生產來看,信州,抗逆性強、經濟性狀好、菌蓋大且厚、單生,朵形完整、商品性能好、產量高,生物學效率穩定,是出口創匯的優良品種;其次是慧州,表現為商品價值高,單生、菌蓋中型且厚,產量高,很受外商歡迎;第三是NG-7號,特別表現柄短,對外界條件要求不高,較低溫度和較高二氧化碳濃度下,對它的生殖生長影響不大,表現較差的是京大,產量雖較高,但經濟性狀差,商品價值低,不宜推廣使用。
這個階段靈芝菌種的母種(一級種)以試管培養為主,原種(二級種)以玻璃瓶培養為主,生產種(三級種)以短袋培養為主。培養基滅菌設備以土灶和小型高壓鍋進行滅菌,接種以木制接種箱進行三級菌種和段木接種。拌料、裝袋、扎袋以人工操作為主。
第二個階段(2001—2010年)
這個階段主要是從韓國引進南韓1號靈芝菌種和信州作為主栽品種。兩個品種表現為適應性廣,穩定性好,抗雜抗污能力強;芝大形好,一級品率高,產量高等特點,是龍泉靈芝種植的理想品種。另外還有G801、日本二號、植保六號、臺灣一號等。在這個階段靈芝種植技術也在不斷改進與完善。2001年,龍泉市科協李朝謙同志在反復試驗的基礎上,發明了扎袋套筒培育技術。該技術為野外種植段木靈芝創造了一個獨立、穩固、封閉的空間。孢子粉不外揚,充分回收,產量高,外界雜質不混入,保證孢子純度。當年試驗89朵靈芝,孢子單朵產量達到了26.6%。2003年浙江省科技廳組織科技成果鑒定,認定該技術達國內領先水平,獲國家發明專利。以后七年,龍泉進一步研究孢子粉產量與靈芝菌種、培養基樹種、種植環境、套筒培育時間之間的關系,產量得到進一步提高。套筒采集靈芝孢子粉的菌株主要是南韓1號品種,該品種破壁靈芝孢子粉多糖含量達2.10%,三萜化合物含量達3.55%,含油率34.1%。
這個階段靈芝菌種的母種(一級種)以試管培養為主,原種(二級種)以短袋培養為主,生產種(三級種)以長袋培養為主。培養基滅菌設備以土灶和小型高壓鍋進行滅菌,母種和原種接種以木制接種箱或接種室進行,生產種和段木接種以接種室和接種棚進行。拌料、裝袋、扎袋基本以人工操作為主。
第三個階段(2011—2024年)
2007年我國開始靈芝菌種選育審定,至2016年經國家和省級品種審定委員會審定的新品種有19個。在這些品種中有赤芝。多年的連續性栽種,龍泉靈芝品種已經產生一定程度的菌種退化情況,抗逆性、抗病性能力降低,靈芝整體質量以及產量明顯下降。在這種情況下,龍泉積極進行靈芝種質資源的收集并進行菌種選育方面的研究。2010年引進上海市農科院食用菌研究所選育的“滬農靈芝1號”,試栽兩年后,2012年進行大面積推廣,該品種在種植上表現良好的菌株特性:繁殖孢子力強,早熟,比同類品種早熟10?15天,受種植者歡迎。產量高,種植經濟效益良好。品質好,含多糖3.75%、三萜0.78%??共×?,對綠霉木霉菌有較好抗病能力。
同時龍泉市興龍生物科技有限公司等積極與浙江省農業科學院合作于2013年和2018年成功選育靈芝新品種“龍芝2號”和“龍芝1號”。這些品種在種植中都有其自身特點。龍芝1號產孢后子實體菌蓋厚,質量好,三萜和甾醇含量達3.13%,麥角甾醇含量0.453%。“龍芝2號”是我國目前種植靈芝子實體的唯一專用菌株,該菌株在種植中具有顯著優勢:一是菌管內有一層類膠質物蓋于菌管的網狀結構上,孢子彈射能力弱、產量低,但子實體產量高;二是子實體朵形大,蓋徑15?30厘米,一般單朵干重400克,較大的個體直徑可達60厘米,重達1500克,質地堅硬底色好;三是品質好,經檢驗子實體含多糖2.27%,三萜1.75%,顯著高于同類品種;四是市場廣闊,菌株子實體可作為觀賞靈芝,或加工成芝片、細粉,也可提取多糖等,近幾年我國出口韓國、日本、歐盟、美國等地的靈芝,90%系這個菌株培育。
這個階段靈芝菌種的母種(一級種)以試管培養為主,原種(二級種)以短袋培養為主,生產種(三級種)以長袋培養為主。培養基滅菌設備以蒸汽發生器、智能生物質鍋爐和微壓滅菌柜進行滅菌,母種和原種接種以木制接種箱或接種室進行,生產種和段木接種以接種室和接種棚進行。拌料、裝袋、扎袋實現全自動化,龍泉市菇友自動化設備有限公司符金泉、符水根兩兄弟等研發了靈芝菌種破碎機、菌種清洗機和節能蒸汽發生爐,大大提高了段木靈芝接種效率。靈芝液體菌種開始小規模試驗示范,2018年浙江雙益菇業有限公司靈芝液體菌種產業化應用于工廠化生產。
靈芝菌種和設備的未來展望
靈芝是著名的藥用真菌,是一種已有數千年應用歷史的名貴中藥材。歷代醫學家均認為靈芝是滋補強身、扶正培本的珍貴藥品,有久服輕身延年之功效。隨著人們對健康的日益重視,靈芝的市場需求大幅增加,生產規模也將隨之擴大。靈芝多糖、三萜類化合物是靈芝主要的活性物質之一,具有增強免疫力、抗腫瘤、抗炎、保肝護肝、保護神經、降血脂、降血糖、抗菌、抗衰老等功效。研究表明,靈芝的藥理作用與其含有的多糖、三萜密切相關。以往靈芝的育種工作注重產量指標,而忽視功能性產物的指標,導致有效成分含量高的靈芝新品種極少,生產上可使用的高產多糖三萜靈芝新品種更少,且一個品種長期使用會導致其種性退化,因此急需開發高三萜含量靈芝新品種,以滿足市場需求,更好地促進靈芝產業可持續發展。利用原生質體單核化技術獲得靈芝單核菌株,通過雜交的方法,選育出集雙親優良性狀為一體,具有抗雜菌能力強、生物學效率高且多糖三萜含量高的靈芝新品種。隨著科技的發展,靈芝種植和精深加工產業也得到了快速發展,市場規模迅速擴大。隨著產業的快速發展,靈芝深加工產業對優質品種的需求也越來越強烈。因此,選育更多市場需求的優良靈芝品種以促進靈芝產業的發展尤為重要。靈芝品種的傳統選育方法包括雜交育種、誘變育種、原生質體融合及野生馴化。與其他方法相比,誘變育種能在短時間內創制大量突變株,可從中篩選出符合需求的新種質。展望采用物理誘變育種創制靈芝新品種的前景,以期為今后的靈芝靶向育種研究提供有益參考。
靈芝深層液體發酵的目的產物主要有兩個用途:一是代替子實體,從菌絲體及發酵液中提取生物活性物質;二是代替固體菌種,作為液體菌種投入生產,以獲得子實體。與固體菌種相比,液體菌種因其具有流動性,菌絲球和菌絲片段可以流散在不同部位萌發,因而發育點多,生長速度快,菌齡一致,對于縮短生產周期,降低污染都有重要意義。利用液體菌種來進行人工種植和液態發酵靈芝材料具有周期短、質量穩定、易定向富集目標產物和可實現工業自動化生產等優勢已引起國內外學者的廣泛關注。1988年,龍泉縣真菌研究所周功和、楊久根等共生產香菇液體菌種46批次(計菌種32.5萬毫升),每批均按微生物檢驗檢查均未出現外界污染情況。用液體菌種接種香菇代料菌棒比固體菌種更加省時、省工、節約成本、增加效益。由于液體菌種生產時間短,菌種活力強,接種后成活率也高。
隨著自動化、智能化和數字化技術的不斷發展,靈芝液體菌種技術日益完善,靈芝菌種生產設備將更新換代、日新月異,從而使得靈芝菌種生產逐漸實現拌料、裝袋、扎袋、滅菌和接種的全部自動化,以提高勞動生產率,降低靈芝生產成本,使靈芝這一祖國瑰寶服務更多人民群眾,為中國大健康產業添磚加瓦。
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