
双孢蘑菇野生型( ZRL20162049)。d褶缘囊状体,e担孢子,f担子,g盖表菌丝。
来源文献:The edible wide mushrooms of Agaricus section Bivelares from Western China
双孢蘑菇是世界范围内广泛栽培的一种常见食用菌。其野生个体为褐色,而栽培个体一般通体白色。
双孢蘑菇几乎就是可食用蘑菇的代名词,就好像“康师傅”是方便面的代名词一样。双孢蘑菇在菜市场上极其常见,没有固定的名称,常见名称包括:白蘑菇、洋蘑菇、圆蘑菇等,或者就叫蘑菇。在英文中,它常被称为common mushroom(普通蘑菇)、mushroom(蘑菇)、button mushroom(纽扣蘑菇)或champignon de paris(巴黎蘑菇),褐色型的个体被称为crimini mushroom或portobello mushroom。蘑菇酿肉、烧烤时的去蒂烤蘑菇、披萨上的蘑菇片、西餐常见的奶油蘑菇汤和黄油煎蘑菇,其中的“蘑菇”通常都是双孢蘑菇。
值得注意的是,双孢蘑菇经常被误称为口蘑,但口蘑在分类学上特指口蘑属Tricholoma物种,而双孢蘑菇是蘑菇属物种。换句话说,双孢蘑菇并非真正的口蘑。
形态特征
双孢蘑菇隶属于蘑菇科、蘑菇属、Pseudochitonia亚属、Bivelares组。蘑菇属的共同特征是菌褶离生,幼年白色至淡粉色,成年褐色;孢子印褐色。Bivelares组的共同特征是菌柄短粗,菌肉受伤略变粉色或红色,KOH、Schäffer's reaction阴性。双孢蘑菇除了上述共同特征外,其他特征包括菌盖覆盖褐色鳞片,担子双孢,孢子长度超过6μm,有一个较厚的菌环,气味蘑菇味(而不会有奇奇怪怪的味道)。在缺乏显微镜的情况下,较难区分双孢蘑菇和其他相似种。
尽管最常见的形态是白色,但野生的双孢蘑菇菌盖其实覆盖了褐色的鳞片。白色的个体源自于1926年,宾夕法尼亚州唐宁敦的菇床上的一个突变体。E. Lambert发现了这个个体,并用多孢筛选法培育3代后筛选出一株纯白菌种。近年来,褐色型的双孢蘑菇也偶出现在市场上,常冠名牛排菇。随着白色菌种在各地被栽培,逃逸事件也时有发生,现在在野生环境中也能看到白色的双孢蘑菇个体,或白色与褐色杂交形成的淡褐色个体。
相似物种
和双孢蘑菇相似的物种很多,不论是褐色个体还是白色个体。
对于褐色个体,初学者常把它们和环柄菇类(名字一般叫xx环柄菇,xx白环蘑,xx白鬼伞等)或者鹅膏属(xx鹅膏)混淆,但这些蘑菇的菌褶自始至终都是白色的,而双孢蘑菇,以及其他蘑菇属物种的菌褶会经历白→粉→褐的变化,开伞之后菌褶完全成熟,是褐色的。蘑菇属下有一些物种也拥有褐色的鳞片。其中一些物种要么受伤不会变粉色或红色(变黄色或不变色),要么有奇怪的气味(墨汁味,杏仁味,苯酚味,碘酒味...)而非朴实无华的蘑菇味,要么菌柄的长度明显长过菌盖直径(双孢蘑菇菌柄短粗,菌柄长度和菌盖直径差不多或短于菌盖),要么拥有双层菌环(双孢蘑菇的菌环厚,但是是单层的),这些多少能排除掉一些物种。但是,依然有一些和双孢蘑菇关系很近的物种在这些特征上基本是一致的(如祁连蘑菇A. qilianensis),它们只能通过显微镜下担子是否双孢来区分了。
对于白色个体,同样可以通过受伤变色情况、气味和菌柄菌盖长度来排除掉一些物种,例如黄斑蘑菇A. xanthodermus、野蘑菇A. arvensis等物种受伤变黄。四孢蘑菇A. campestris是一个相似种,它通体纯白色,受伤变粉红,同时也有蘑菇气味。四孢蘑菇的菌盖上有白色鳞片,菌环形态和双孢蘑菇有些区别,且如其名,担子是4孢的。大肥蘑菇A. bitorquis是一个Bivelares组的白色物种,它的菌肉受伤不明显变色或略变粉色,且菌环双层。
分类学历史
很早的时候,双孢蘑菇就已经被驯化栽培了,但其真实身份一直未被揭晓。长期以来人们往往将双孢蘑菇误认为是四孢蘑菇(作者注:在Species Fungorum上可以看到一些将双孢蘑菇误认为四孢蘑菇的亚种,甚至四孢蘑菇本尊的记录。但四孢蘑菇是白色的,而据记载最早的白色型双孢蘑菇——也就是人工栽培个体的祖先——起源于1926年,这可能说明野外存在一些淡色调的双孢蘑菇自然突变个体)。
1926年,Jacob Lange首次清晰描述了双孢蘑菇,并将它作为野蘑菇的一个亚种处理。20年后Imbach将双孢蘑菇提升为独立的种。
1900年时,Peck描述了一种来自北美的、褐色的、双孢的蘑菇属物种,并将其命名为A. brunnescens。此物种和双孢蘑菇是否同一种存在争议,一些研究,如Malloch 1976认为该物种拥有双孢担子,两者是同一种(C. Bas 1991),一些文献,如Nauta 2001(Flora Agaricinia Neerlandica vol.5 Genus Agaricus)则认为该物种具有四孢担子,两者并非同一种。据考证,原文中并未描述担子(Peck 1900)。
进化历史
双孢蘑菇除了原变种var. bisporus外,还有两个分别分布于美洲和欧洲的4孢变种,分别称为var. burnettii和var. Eurotetrasporus。Ming-Zhe Zhang et al. 2023研究了352条来自全球的双孢蘑菇线粒体DNA和9条双孢蘑菇近缘种的线粒体DNA,构建了系统发育树。系统树表明,全球的双孢蘑菇包含7个支系,4个来自欧洲的支系最早分化出来,其次是1个中国支系,最晚分化的是2个美洲支系。var. Eurotetrasporus构成一个独立支系,最早分化出来,var. burnettii则分散在2个最晚分化出来的美洲支系种。这项研究估计双孢蘑菇的分歧时间在462万年前,起源于欧洲。鉴于和双孢蘑菇最近缘的2个物种都分布于中国,因此双孢蘑菇和这些物种的祖先可能在欧亚大陆上广泛分布,之后来临的冰期导致仅在高海拔地区生存的个体才能存活,进一步导致了地理上的隔绝和物种分化。
经济价值
生态价值
双孢蘑菇是一种腐生菌,它有能力分解植物凋落物和动物粪便,维持生态系统的正常运作。Fermor et al. 1991的研究证明,双孢蘑菇可以高效地矿化细菌并吸收细菌的养分,这可以起到释放细菌生物量中富集的碳、氮和矿物质的作用,同时也起到抑制细菌过度生长与自己竞争养分的作用。
栽培价值
双孢蘑菇是目前世界上人工栽培最广泛、产销量最大的食用菌,2014年的全世界栽培量估计达5百万吨。其栽培起源于法国,我国1925年引进栽培,1978年产业开始起步。
营养价值
双孢蘑菇营养丰富,含有蛋白质、碳水化合物、脂质、矿物质、维生素等基本营养素,其中蛋白质含量高达35.87 g/100g。另外,双孢蘑菇还含有多糖、脂多糖、纤维素、游离氨基酸、核苷、糖蛋白、凝聚素、脂肪酸等,被报道有一定抗菌、抗癌、抗糖尿病、抗胆固醇、抗高血压、抗氧化等效果(警告:不能代替药物!)(Funda Atila et al. 2017)。其氨基酸能一定程度上缓解运动性肌肉酸痛,酪氨酸酶可一定程度上抑制丙型肝炎,预煮液提取物能一定程度上降低血压等,含有较高的亚油酸可一定程度上防止动脉粥样硬化,核糖核酸能一定程度上抑制病毒增殖,多糖可抑制一定程度上肿瘤细胞活性,浓缩提取浸出液制成的健肝片对肝肿大、早期肝炎、慢性肝炎均有一定的治疗效果(警告:不能代替药物!)(郑惠清等,2021)。双孢蘑菇中有显著含量的麦角硫因(EGT,有保护皮肤、抗氧化、抗炎和抗抑郁等多种生理活性),达161.07 mg/kg。同时,双孢蘑菇富含鲜味物质,如呈味核苷酸、有机酸、游离氨基酸等,其中天冬氨酸含量高达38.4 g/kg。这些鲜味物质,连同一些挥发性的醛、醇、酮、酯共同构成了双孢蘑菇的滋味基础。
潜在危害
Béatrice Fischer et al. 1984通过高效液相色谱法从双孢蘑菇子实体中分理出伞菌氨酸(agaritine),一种被怀疑具有潜在致癌性的苯肼衍生物,但关于这种物质的致癌性研究存在大量争议。喂食研究并没有发现蘑菇或蘑菇提取物的任何毒理学效应,基本不必担心食用这种蘑菇对人体造成负面的影响(Peter Roupas et al. 2010)。
育种难点
双孢蘑菇的育种方法主要有自然育种、孢子分离育种、杂交育种、原生质体育种等。较常用的方法是杂交育种,但杂交育种面临下列问题:
单核孢子少而差,育种慢:正常情况下,担子里有2个各携带不同的一套遗传物质的细胞核。担子在产生孢子时,会经过核配(2个细胞核融合为1个),然后经过减数分裂成4个带有1套遗传物质的细胞核,并分配给4个担孢子。这样产生的每个担孢子中只有1套遗传物质,之后2个担孢子会交配并再次发育成一株带有双核的菌丝体。这种”同核单孢“的孢子可以交配,也就能进行单孢分离杂交育种。然而,双孢蘑菇每一个担子上只产生2个孢子,意味着其绝大多数担孢子中会分到2个细胞核,可以不经过交配直接发育,这种生活史类型称为二极性次级同宗配合。因此,要进行双孢蘑菇的杂交选育,只能寻找那些发育异常,仅带单核的不育孢子进行杂交实验,这些孢子占比小且萌发率低。
单双核体难区分:单核孢子会萌发成一株单核的菌丝体,两株单核菌丝体必须经过交配,发育成双核菌丝体后才能长出蘑菇。许多担子菌的双核菌丝都会出现一种称为锁状联合的结构,是菌丝体经过受精的重要标志,然而偏偏双孢蘑菇缺乏这种结构,故而很难分辨未经过交配和经过交配的菌丝。1989年, 我国利用该方法成功选育出第1个具有自主知识产权的双孢蘑菇杂交品种As2796。
缺乏遗传标记:生物的性状由基因决定。对于蘑菇,其体型、肉质、特定营养成分的含量等背后可能有1个或若干个和这些性状紧密相连的基因序列,即遗传标记。目前在双孢蘑菇上还未发现任何与重要农艺性状相关的遗传标记,杂交后难以保证子代会继承亲代优良性状,不利于定向育种。
上述问题都长期困扰着双孢蘑菇的杂交育种实验,也导致我国的双孢蘑菇菌种严重依赖进口。许多学者都致力于打破这些障碍,例如2023年我国学者开发了利用分子标记辅助杂交育种的技术,显著提高了育种成功率。
栽培技术
扩繁母种时应该选择蛋白胨培养基进行,在培养原种和栽培种时应该选择麦粒培养基进行。在扩繁母种的过程中,需要选择的实验仪器为18mm×180mm的试管,并且在温度保持在123℃的无菌环境当中进行长达 40 分钟的灭菌处理;在培养原种和栽培种的过程中,需要选择的实验仪器为500mL的罐头瓶,并且在温度保持在123℃的无菌环境当中进行长达90分钟的灭菌处理。
双孢菇栽培主要采用发酵料栽培技术。发酵料常采用棉籽壳、玉米秸秆、玉米芯、麦草、牛粪、鸡粪等。配方多样,例如干牛粪1000千克+稻草720千克+棉籽壳200千克+过磷酸钙40千克+麦草170千克+尿素5千克+石膏粉40千克+石灰7千克(刘持勇,2018);或麦秸1000 kg+干牛马粪650kg+饼肥40kg+尿素15kg+碳酸氢铵15kg+过磷酸钙15kg+石膏25kg+石灰25kg(朱智峰,2022)。一些研究表明,在对比棉籽壳、玉米芯、玉米秸配方基质的出菇情况时,棉籽壳的效果最好(李晓博等,2018;孙亚芳等,2018)。实验表明,添加秸秆干物质量10%的过磷酸钙+0.25%的腐殖酸时双孢蘑菇生物学效率和粗蛋白含量最高(方志荣等,2022)。
原料的发酵方法有一次发酵、二次发酵、隧道发酵等。一次发酵在自然无遮挡的室外进行,茅草核牛粪先进行与发酵,时间一般选在正式建堆前15天, 其间3~5天翻堆一次, 须翻堆2~3次,之后预湿,将稻草麦草切成15-30cm的小段并浸湿,以手握紧能挤出水滴为好。播种前40天建队,先铺15cm的稻草,再铺5cm的粪,之后如此交替至高度达1.5m,原料水分用手紧握能有水滴流出为好,发酵过程中翻堆4-5次,从建堆起每隔5、5、4、4、3天各翻一次, 历时大约25天, 除最后一次每次翻堆要注意补足水分,发酵好的培养基呈黄褐色至棕褐色, 无粪臭、无氨味, 草柔软而有韧性, 粪草均匀, 质地松软, 汁水浓, 通气性能良好。二次发酵在菇棚床架上进行。相比一次发酵(秸秆发酵),二次发酵和隧道发酵不仅提高了整个菇棚的消毒程度,双孢菇单产水平也有不同程度的提高。在一次发酵过程中,微生物发酵常常会使物料产生大量氨气,若发酵料存有氨气对双孢菇菌种危害极大;在二次发酵或隧道发酵过程中,当发酵温度维持在45.0~46.0℃时,会产生大量放线菌,发酵产生的氨气在有氧条件下被放线菌固定,降低了培养料中氮的损失。然而,二次发酵特别是隧道发酵技术要求高,一次发酵具有成本低、便于在广大农村地区推广等优点。一次发酵传统除氨的做法是高温时(60℃)在1 m左右的空中用铁锹等抖动发酵混合物散氨,然后摊开降温。这样不仅导致大量氨气散发到空气中,引起环境污染,而且会造成发酵料氮的损失。添加过磷酸钙可以显著降低氨气的排放。
双孢蘑菇属于中温型菌, 最适宜的出菇温度为16℃左右, 播种后的发菌期温度要求23℃。一般播种期要求温度旬平均温度不超过25℃。
一般播种3天左右菌丝即萌发生长。发菌期允许有5%的光线进入, 发菌期过后允许有15%~20%的光线, 湿度应控制在85%左右,可间隔性的小开门窗通风换气, 以便促进菌丝的生长发育。到8天左右菌丝长满培养基料面, 这时可以逐步加大通风量, 温度保持在25℃以上。在菌丝长满料层厚度的1/3时, 可用双齿靶对料层进行撬动以排除二氧化碳和氨气等不良气体, 补充新鲜气体, 如果在发菌期杂菌太多可以喷淋石灰水进行酸碱度调节。
双孢蘑菇发菌后需要覆土,从播种到覆土的发菌期大约20天, 覆土到出菇大约18天, 即从播种到出菇共计40天左右。一般播种15~20天, 当菌丝长到培养料厚度的2/3时, 即可覆土。出菇期间空气湿度要达到相对湿度90%~95%,喷水后要通风, 造成空气新鲜湿润的环境, 促使子实体迅速长大。当未开子实体菌盖直径3~4厘米, 达到采收规格时, 及时进行采收。
病原体
一些病原体可以感染双孢蘑菇,例如细菌Janthinobacterium agaricidamnosum可以导致软腐病,真菌Mycogone属的一些种可以导致褐腐病。Gregory Deakin et al. 2017从双孢蘑菇中分离出18种正义单链RNA病毒,这些病毒之间没有显著的亲缘关系,它们似乎也不影响蘑菇的生长(注:许多真菌病毒都基本不影响宿主生长,它们通常只是随着细胞分裂和后代繁殖从亲本纵向传播到子代,而很少通过一些途径横向感染其他个体)。

