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1、蕈菌资源的科学利用罗信昌(华中农业大学武汉430070)菌物广泛分布于地球表面，从高山湖泊到田野、森林，从海洋、高空到赤道两极，从土层到各类生物体等，到处都有菌物的分布。菌物的种类繁多，大小不一。菌物种类估计为150万种，已被描述的大约7万种(Hawksworth，1991)。7万种菌物中约有1万种属于大型真菌(蕈菌)。我国合适的地理位置和多样的气候条件孕育着丰富的野生菌物资源。有人估计可达25万种，目前已知的菌物种大约1万种，其中各类大型真菌估计为3800种以上，已记述1701种(卯晓岚，1999)。这些丰富物种资源是人类的一大笔物质财富和科学财富。菌物与人类的生活关系非常密切，随着社会进步
2、和人类物质文明生活的实现，菌物在食品、农业、工业、医药、科学研究等方面的应用会与日俱增，未来的发展无可限量，前途一片光明。1食品业的利用人类食品来源于植物、动物、菌物(食用菌)。植物性食品指的是五谷杂粮，果品蔬菜等也称第1代食品，特点是多而粗，营养不足。动物性食品亦称第2代食品，则指猪、牛、羊、鸡、鸭、鹅，还有鱼、虾、蟹等。特点是少而精，能量过甚。食用菌食品也称第三代食品，主要是菌体蛋白，其特点是营养好而全，属功能性健康食品。随着科学技术的发展，还会发展第四代食品，即利用基因工程技术，对动物、植物、菌物进行改造，按照人类要求，提高产量，改进品质，增加功能。比如说可以将产生抗癌、抗艾滋病的基因植
3、入人工培植的生物，取代新一代的食品，即转基因食品。以后还可以发展到第五代，完全利用工程技术合成新的生物，产生新的食品(梁枝荣，2000)。人类的食品结构也要逐步由现在植物性食品和动物性食品的二维结构，过渡到植物性、动物性、菌物性的三维结构，才能确立起科学合理的膳食结构。由于人口急剧膨胀、资源环境日益恶化，粮食和能源的供应将会日益紧张，世界农业面临着前所未有的巨大压力，人们把解决世界粮食问题的希望寄托于一场新的农业科技革命。食用菌产业是大农业的一个组成部分，自1973年能源危机后，唤醒了人们对农业、工业废弃物利用的重视，大规模利用农作物秸杆、棉籽壳、木屑及工业废料等废弃物质来栽培食用菌，已被认为
4、是通过生物作用将木质纤维转化为人类需要的优质蛋白质的一条重要途径，也将是解决人类面临食物短缺、环境污染和健康质量下降等问题的有效途径，特别是在发展中国家更有其重要的意义。因此，世界各国政府对食用菌的开发和利用相当重视，也引起科学家的广泛兴趣。根据市场需要可充分利用菌物中大型真菌的丰富资源开发老年食品、儿童食品、功能食品、运动员食品、美容食品、旅游食品等。162农业中的利用21治理农林废弃物的污染，保护生态环境地球上绿色植物利用太阳能进行光合作用提供的生物量，全球估计每年约有1550亿吨干物质。其中森林的生物量约占44，农作物占6，海洋生物占33(蔡泽民，1999)。这些物质第一次利用占资源总量
5、的约30，有70的农作物秸杆(禾谷类、豆科类、锦葵类)及森林物质在加工过程中浪费了，并由于扔弃腐烂造成空气及环境污染。其实，这些有机废弃物质是栽培食用菌的优质培养料。自然界中分解这些纤维素、木质素等再生生物物质主要依靠真菌。木霉等低等丝状真菌分解纤维素的能力虽然很强，但分解木质素的能力远不如以食用菌为代表的高等真菌。它能产生几组复合酶，可以将大量的木质纤维素等再生物质转化成一系列多样化的物质，如菇类食品、保健功能食品、医疗药品等。我国是一个农业大国，每年可产生农作物秸杆约6亿吨，除2800万吨用于造纸，215亿吨作为畜禽饲料，造肥还田及损失11亿吨以外，还有约247亿吨可以加以转化利用。可通过
6、食用菌生物转化(转化率40)生产各种营养丰富的食用菌鲜品11亿吨，食用菌直接产值4400亿元人民币(按4元公斤计算)。食用菌生产后所用废弃料可转化为生物肥料16亿吨，直接产值达800亿元(按500元吨计算)，施用作物面积达4亿亩次(按每亩施用40公斤计)。以农作物秸杆和森林加工副产物等生物资源为主的生物转化业，是除作物种植业和畜禽养殖业之外的农业“第三产业”。第三产业的实施不仅可治理废弃物的污染，保护生态环境，而且变废为宝，为人类创造了巨大的物质财富。22农业循环经济中的独特作用食用菌生产方式与其它农作物不同，有其独特之处。食用菌的栽培基料主要是农林废弃物(锯木屑、作物秸杆、牲畜及禽类粪便等)
7、，在生产过程中食用菌自身可产生一种活性较强的纤维素转化酶，可将长链的纤维素降解为短链的碳水化合物，作为自身营养，从而将大量的木质纤维素等生物物质转化为一系列多样化的物质。食用菌收获后，剩下的培养基(废料)，经加工处理又可作为绿色有机肥再作用到农田，使农业废弃物得到了“高效、优质、生态、安全”的循环利用，从而获得最佳的经济效益。在大农业生态系统中，由于食用菌的这种独特的生产特性，使其在与林业、种植业、养殖业及其加工业的联系中作为中心产业链连接环，建成了农业生态子系统，即食用菌生态农业，如图所示。这种循环生产方式体现四方面优势：一是可大幅度提高农民的收入；二是可有效降低化肥的使用量；三是可提高有机
8、肥质量；四是减少农村污染源，净化环境，创造农村优质生态环境，真正实现可持续的绿色的农业循环经济。这是农业生产中其它种植业做不到的，是一种新型农业生态经济。目前，食用菌在农业循环经济中的独特功能和作用至今尚未引起社会各方面的足够重视，但工作在基层和一线的生产科研工作者们已总结出许多好的经验，如在河北平泉县发明推广用林业枝条、农业废弃物(秸杆)作为基料生产食用菌，生产后的废菌棒加工猪禽饲料，用猪禽粪便生产沼气用于农户照明、供热，沼气废液(渣)生产有机肥还田，以此循环生产。此种种植模式必将为推进农业循环经济的发展起到重要作用。17农林废弃物循环利用示意图23生物农药的开发从大型真菌中开发高效、低毒或
9、无毒的生物农药，前景也很广阔。据报导(张光亚，2004)，食用菌中蘑菇RNA具有很好的抗病毒作用，如双孢蘑菇、密环菌、金针菇、香菇、口蘑、牛肝菌等数十种菌类提取物对烟草花叶病毒、黄瓜花叶病毒有很好的杀灭作用，从而为防治烟草上的烟草花叶病毒和豇豆上的黄瓜花叶病毒开辟了一条新的途径。又如从鹅膏科毒菌中提取的毒蝇碱，对于苍蝇、蚊虫等害虫的杀灭效果好，也不会在作物中产生残留，对于绿色食品、有机食品的生产无疑是一种很好的福音。3工业中的利用发展食用菌罐头工业潜力很大，全世界的食用菌贸易主要以食用菌罐头为主。食用菌罐头是世界食品工业市场上大宗出口商品之一。据报导，全世界每年生产食用菌罐头5060万吨，国际
10、贸易量4045万吨，我国大陆出口近lO万吨，占我国罐头工业出口量的三分之二。在酶制剂工业中，据统计在550种酶制剂中有三分之一是真菌生产的。其中真菌来源的淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶等早已在工业生产中应用。从大型真菌中提取的纤维素酶广泛用于食品工业，但它的重要意义还在于将纤维素降解为糖类，以增加粮食的来源。4医药业中的利用现代科学研究的最新成果表明，食(药)用菌集中了食品的一切良好特性，不仅具有很高营养价值，而且有极好的药用效果，特别是食用菌中的真菌多糖，抗菌素、核酸等许多药用成分，是人类攻克癌症、筛选的抗癌药物、抗艾滋病药物、抗菌素药物的一条重要途径(张光亚，2004)。据报导，食用菌中
11、约有200多种可以产生抗菌素。抗菌素是一种能抑制或杀死其他生物细胞的生理活性物质，是由微生物产生的。有用于对付人体病原细菌、真菌、原生动物、病毒和肿瘤细胞的抗生菌，在农业上也用来对付作物病害、昆虫、线虫和杂草的新型抗生菌。这些抗生菌过去主要从放线菌中筛选，近来各国学者把目标投向了担子菌，主要从食用菌中筛选。如取自黑毛桩菇的桩菇菌素，头状秃马勃的马勃菌素，烟云杯伞的水粉菌素，蜜环菌的蜜环菌甲素、乙素，金针菇的火菇菌素，香菇的香菇菌素，等等，不下数十种。过去，抗肿瘤药物主要选择直接遏制肿瘤细胞但同时也损害正常细胞的化学药物，副作物极大。近年来，人们越来越18重视选择能增强机体对癌细胞的抵抗能力的药
12、品，这类药物毒性小，副作用小。从食用菌中筛选的抗癌药菌类多糖恰好具有这一特点。因此，食用菌就成了筛选新的抗癌药品的主要目标之一。据研究报道，如：姬松茸、猪苓、茯苓、火木层孔菌、香菇、灵芝、冬虫夏草、云芝、树舌、松生似层孔菌、裂褶菌、灰树花、猴头，等等。这些菌类中的多糖体都具有很高的抗癌活性。如近年由日本东京大学医学部、国立肿瘤研究所、东京医科大学等单位从柏氏蘑菇中提取的高分子多糖体，对癌细胞的抑制率高达994，治愈率高达90O，其效果令人震惊，引起了世界医学界的广泛重视。以此提取物制造的姬松茸冲剂、贵茸液、贵茸露等抗癌药品，琳琅满目，风蘼日本市场。松茸、猪苓的提取物，对癌细胞的抑制率分别高达9
13、13和985，治愈率均高达900。此外，近年来，食用菌菌体中提取的LEM糖蛋白，具有抑制艾滋病毒侵袭淋巴细胞和在细胞中增殖的功能，引起了联合国教科文组织的浓厚兴趣(张光亚，2004)。5科学研究中的应用51育种研究的适合材料大多数食用菌为单倍体双核循环的生活史，由于食用菌独特的生活史及其相对较短的生活周期和鉴于食用菌基因组大小，实验室中微生物操作的方法的发展，使得食用菌成为非常合适的育种研究材料。被菌物学家当作非常有用的遗传操作工具。最近Sonnnonberg(2005)运用遗传标记如辅助选择标记(markerassistedselectionMAS)技术，试图把收集到的野生品系中的一些数量性
14、状引入到商业化品系中，这是数量性状遗传(quantitativetraitlociQTL)技术在食用菌育种中的首次应用。52基因工程产品生产银耳的双型性(芽孢和菌丝体)赋予它具有原核生物和酵母菌生长的特点，又具高等生物分化发育的过程。银耳芽孢的生长特性与原核生物和酵母菌类相似，培养容易，生长速度快，可形成单菌落，是进行遗传转化研究的理想材料。谢宝贵(2004)研究合成了植物密码子偏好的人胰岛素基因(BCfA)，并从中克隆出人胰岛素A链、B链基因，构建了银耳表达载体，分别用REMI法、电击法和PEG法把上述3个基因导入银耳芽孢，得到的21株抗性菌株经GUS检测，18株呈阳性反应，研究显示转化效率
15、很高。因此，银耳可作为一种新的模式生物应用于生命科学研究。银耳菌种生产是无性繁殖，后代不会发生分离，它可望作为外源基因表达的生物反应器生产基因产品。53遗传转化运用农杆菌Agrobacteriumtumefaciens建立的转化系统已完成双孢蘑菇(Agaricusbisporus)的转化。但目前使用一系列启动子驱动转化基因的表达受到限制，在不同发育阶段和不同的营养条件下，发展能控制基因在双孢蘑菇体内的表达和提高伞菌转化系统的功能是非常重要的，Fosteretal(2004)已开发一种“伞菌分子试剂盒”，这种“伞菌分子试剂盒”包含有可互换的启动子、有利于同宗结合担子菌蘑菇转化的标记基因和基因表达
16、分析。在双孢蘑菇和鬼伞(Coprnuscinereus)中，应用几个启动子连接可选择发光基因成功地获得了外源基因的表达。在这些研究中基因沉默和基因敲除技术的运用取得了可喜的进展。19参考文献1卯晓岚，2000中国大型真菌郑州：河南科学技术出版社，1282周与良，邢来君1985真菌学北京：高等教育出版社，173梁枝荣2000我国食用菌产业现状和发展前景中国食用菌(19)：增刊77804谢宝贵，2004银耳遗传转化系统的建立及三个品质基因的转化福建农林大学博士学位论文，1351365SonnenbergASM，BAARSJJPHENDRICKXPMetal(2005)BreedingMushroomsStateoftheBrtACTAEDULISFUNGIV0112Supplement163-1736FosterGD，BurnsC，BaileyAetal(2004)ToolsforAgaricusandCoprinustransationandanalysisofgenee
