利用等离子体辅助技术对肺形侧耳（Pleurotus pulmonarius）进行育种，以提高其对甘蔗渣的适应性和营养价值

《Food Bioscience》：Plasma-assisted breeding of Pleurotus pulmonarius for enhanced bagasse adaptability and nutritional quality

　　

黄在兴|李凤竹|何文辉|杨丽芳|江明国

中国广西民族大学海洋科学与生物技术学院多糖材料与改性重点实验室，南宁，530008

摘要

用农业废弃物替代木屑用于食用菌栽培是促进循环农业和实现农业废弃物高价值利用的有效策略。然而，Pleurotus pulmonarius的商业化栽培受到优良种质资源短缺和对甘蔗渣适应能力差的严重限制。为了解决这些问题，本研究采用ARTP诱变技术培育出对甘蔗渣适应能力更强的优良菌株。通过对甘蔗渣适应能力、营养成分、生物活性成分和抗氧化能力等多性状进行筛选，最终选出了4个突出表现的突变菌株。GXL3H12在基于甘蔗渣的培养基中表现出最佳的整体适应性，其菌丝生长速率、子实体产量、多糖含量、总酚含量和粗蛋白含量均显著高于亲本菌株。GXL2L69的子实体产量（187.77克/袋）与亲本菌株相当，同时具有更高的菌丝生长速率、粗蛋白含量和羟基自由基清除活性。GXL3H34的粗蛋白含量（47.54%）和粗脂肪含量（1.09%）较高，同时多糖和总酚含量以及抗氧化活性也有所提升。GXL3F3在食用和功能性性状方面表现优异，总酚含量（3.54毫克/克）和黄酮类化合物含量（1.12毫克/克）较高，单个子实体重量最大（8.83克）。总之，这些突变菌株对基于甘蔗渣的培养基具有更强的适应性，且营养成分和生物活性代谢物的积累量更高，适合进一步进行工业化规模栽培试验。

引言

Pleurotus pulmonarius是一种经济价值较高的食用菌。然而，市场上可获得的优良菌株仍然稀缺且遗传多样性较低（Li等人，2024a），传统培养基（主要是木屑和棉籽壳）成本的上升进一步压缩了栽培利润空间（Han等人，2024）。

基于农业废弃物的培养基是一种有前景的替代方案，既能缓解传统原材料的短缺，又能提高子实体的营养价值（Ye等人，2023）。以甘蔗渣为培养基的培养基能够改善P. ostreatus的生长周期、产量和营养价值，而香蕉茎或辣椒茎在P. giganteus的栽培中优于木屑（Desisa等人，2024；Liu等人，2025）。在各种农业废弃物中，甘蔗渣含量丰富，含有大量的纤维素、半纤维素和木质素（Ndikumana等人，2025；Peng等人，2025），并且已被评估为适合食用菌栽培的培养基（De等人，2023）。然而，现有研究主要集中在通过部分替代传统材料来优化培养基配方（Akyüz和K?rba?，2024；Qin等人，2025；Sheng等人，2024），尚未涉及食用菌对农业废弃物适应性的遗传改良。此外，Pleurotus属菌株通常对基于甘蔗渣的培养基适应能力较差（Rungjindamai等人，2024；Zhou等人，2023）。

大气和室温等离子体（ARTP）诱变技术已被应用于多种食用菌和药用菌的性状改良（Dong等人，2022）。Zhang等人（2021）通过ARTP诱变技术获得了Lepista sordida的突变菌株，其生物效率显著提高；Li等人（2020）和Gong等人（2021）分别报道Hericium erinaceus和Sanghuangporus sanghuang在ARTP处理后多糖产量增加。

基于这一背景，本研究假设ARTP诱变可以改善P. pulmonarius对甘蔗渣培养基的适应性，并同时提高产量和营养价值。为了验证这一假设，对商业P. pulmonarius菌株的担子孢子进行了ARTP诱变处理，并筛选出在甘蔗渣培养条件下适应性更强和营养性状更优的突变菌株。

章节片段

材料

甘蔗渣由广西龙州北部湾现代农业有限公司提供。马铃薯葡萄糖琼脂（PDA）培养基购自广东环凯微生物技术有限公司。

菌株

亲本菌株P. pulmonarius JX由广西龙州北部湾现代农业有限公司提供。

ARTP诱变和突变体筛选

从亲本菌株的成熟子实体中收集担子孢子，并在无菌蒸馏水中制备孢子悬浮液（1 × 10⁸孢子/毫升）用于ARTP诱变。

如图1所示，P. pulmonarius的孢子致死率随着ARTP处理时间的增加而迅速上升，从0秒到60秒时致死率达到了90.39%。当处理时间延长至90秒时，致死率超过99%。

高孢子致死率表明等离子体辐照导致了显著的基因组损伤，激活了细胞的紧急DNA修复机制。在此过程中，不完美的碱基错配修复会增加

与传统物理和化学诱变方法相比，ARTP在微生物细胞中诱导更广泛的基因组损伤，导致更多类型的突变和更高的有效突变率（Huang等人，2021）。基因组损伤的程度通常随辐照时间的延长而增加，且孢子对ARTP的敏感性具有高度物种特异性（Gou等人，2022；Pan等人，2024；Wang等人，2021）。在本研究中，P. pulmonarius孢子的最佳诱变处理时间为60–80秒。

结论

本研究通过ARTP诱变技术对P. pulmonarius>进行了定向育种，成功筛选出4个对甘蔗渣培养基适应性更强、营养和功能性性状更优的突变菌株。具体而言，GXL3H12的子实体产量、多糖含量和粗蛋白含量均有所提高；GXL2L69的产量与亲本菌株相当，同时粗蛋白含量和抗氧化活性也有所改善；GXL3H34表现出显著的

黄在兴：撰写——初稿、方法学、数据分析。李凤竹：撰写——初稿、方法学、数据管理。何文辉：软件应用、方法学、数据管理。杨丽芳：撰写——审稿与编辑、概念构思。江明国：撰写——审稿与编辑、监督、资金获取、概念构思。

资助

广西民族大学引进人才科研启动基金（编号：2024KJQD212）和广西科技重大项目（编号：AA18242026）的财政支持。

作者声明他们没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。