LED的农业应用——食用菌的调研

LED的农业应用——食用菌的调研食用菌•定义：子实体硕大、可供食用的蕈菌（大型真菌），通称为蘑菇。•价值：含有丰富的蛋白质、氨基酸、维生素和多种矿质元素，是一种有机、营养、保健的绿色食品。•0.引言•1.食用菌工厂化生产的意义与现状•2.食用菌营养与环境需求特性•3.食用菌光生物学研究进展3.1食用菌光生物学特性a.食用菌生长发育需要光照条件，应避免强光照射和直接照射。b.食用菌营养生长阶段不需要光线诱导，而营养生长向生殖生长转变阶段则需要适量的光诱导。c.光照对子实体形成的作用机理还不清楚，日本学者发现光照与环腺苷酸的代谢有关，而环腺苷酸是子实体形成的诱导物。3.2光强需求1984年，杨珊珊和李志超研究发现凤尾菇在进入光照敏感期后须给予250~1500lx的散射光照（100W灯泡，培养瓶分别处于黑暗、直射、覆盖红布黑布或是白纱的状态）。1994年，黄文芳研究发现凤尾菇菌丝在高光强（60W灯泡）下不能正常生长，在低光强（15W灯泡）下较自然光处理菌丝生长速率高。2005年，田雪梅等发现给予适量的光照能加速樟芝菌丝的生长。光源：白炽灯3.2光强需求2005年，田雪梅等发现给予适量的光照能加速樟芝菌丝的生长。光源：白炽灯3.2光强需求几种食用菌对光照的需求双孢蘑菇和大肥菇子实体发育阶段不需要光照，而多数食用菌需要光照才能形成子实体并正常生长。强光照射会对食用菌子实体发育产生不良影响，如平菇表现出短粗菌柄、畸形子实体等。3.3光质需求1984，杨珊珊和李志超，凤尾菇在黄光和自然散射白光下生长良好，红光影响菌丝生长，蓝光强烈抑制菌丝生长。1994，黄文芳，光照下凤尾菇菌丝生长速度由快到慢排序为绿光、蓝光、黄光、白光、红光和自然光，从菌丝的长势和生长密度来说排序为红光、蓝光、黄光、白光、自然光和绿光。与杨珊珊结果不一致，有待深入探讨。3.3光质需求2012，罗茂春，黑暗条件有利于红平菇菌丝体的生长，白光和自然光照条件下，红平菇子实体生长发育最好。2005，田雪梅，蓝光对樟芝菌丝体生长有一定的抑制作用，光照对其密度和颜色有影响。1997，刘明月，金针菇在各种光质50lx光照条件下均可促进子实体原基提早形成，以黄光、绿光、紫光、青光照射增产效果最佳。2007，田雪梅，灵芝菌株菌丝在24h全黑暗条件下生长最好，不同光量光质光照处理均会抑制其生长。•总结已有报道a.食用菌对光质有选择性，最佳光质因种类而异。b.食用菌种类众多，绝大多数种类的光生物学特性尚未明确，有待探究。c.研究内容有待拓宽，不仅需探明光环境对食用菌菌丝体、子实体发育的影响，更需明确食用菌营养品质对光环境的响应机制。4.LED光源在食用菌工厂化生产中的应用前景a.LED灯具形状、大小的多样性可满足食用菌工厂化生产的各种照明需求。b.LED的弱光特性可在生产中提供弱光和散射光。c.LED是冷光源，近距离照射不产生热量，不影响菌棒表面湿度。4.LED光源在食用菌工厂化生产中的应用前景2012年，穆洪雁等选用不同颜色的LED杀虫灯诱集鸡腿菇害虫，研究了不同颜色杀虫灯对害虫的诱集效果。绿色显示出良好的诱捕效果。LED光质对食用菌生长发育、产量品质影响的研究在国内外刚起步，食用菌光质生物学特性研究十分迫切。5.结论a.光环境调控在食用菌生长发育和营养品质形成过程中起着重要作用，其子实体发育阶段为光照敏感期。b.光环境所起作用取决于食用菌种类、光质、光强和光周期等因素，其中光质具有重要生物学功能。5.结论c.LED为半导体固态光源，具有光质纯、光效高、波长类型丰富、可按需求调制光谱能量等优势，是食用菌工厂化生产光环境调控的理想设施。d.食用菌工厂化生产光环境调控研究报道较少，食用菌光生物学及LED光源的调控机制需要加大研究力度。实验设计•设置白光、蓝光、绿光、橙光、黄光和红光六种色光，每种色光处理六瓶出菇前栽培瓶，在黑暗密闭培养室内进行，每隔2h光照处理24min。栽培瓶口上方9cm处光强调节为100μmol·m−2·s−1。测定指标与方法•采用直尺测定子实体的高度，并称量子实体的鲜重。采用SAS软件进行差异显著性分析(p＜0.05)。蟹味菇子实体生长情况黄光绿光蟹味菇子实体生长情况蓝光红光蟹味菇子实体生长情况橙光白光实验结果•不同光质处理下蟹味菇子实体高度差异较大：1.白光、蓝光下高度为5.5cm~6cm；2.黄光下高度为3cm~3.5cm；3.橙光、红光下高度为2.5cm；4.绿光下高度在1cm~5cm之间。实验结果不同光质处理下蟹味菇生物量结论与讨论•LED光质对蟹味菇生长发育具有显著影响。•白光和蓝光在促进蟹味菇子实体生长发育上表现较好，蓝光效果最佳，而其它可见光较差。实验材料•1.供试菌株杏鲍菇2号，由河北农业大学食用菌实验室收藏。•2.供试培养基菌种活化培养基：马铃薯200g，葡萄糖20g，琼脂20g，水1000ml，pH自然。平板培养基：马铃薯100g，棉籽壳100g，麸皮50g，葡萄糖20g，琼脂20g，磷酸二氢钾3g，硫酸镁1.5g，蛋白胨2g，维生素B120mg，水1000ml，pH自然。实验材料杏鲍菇原种（栽培种）配方：棉籽壳68%，甘蔗渣10%，麸皮20%，蔗糖1%，碳酸钙1%，料水比为1:1.2。实验内容•1.不同光质对杏鲍菇菌丝生长的影响•2.不同光质对杏鲍菇原基形成的影响•3.不同光质对杏鲍菇子实体生长的影响•4.不同光质处理对杏鲍菇子实体营养成分的影响•5.红光不同光照强度对杏鲍菇原基形成的影响•6.红光不同光照强度对杏鲍菇子实体生长的影响不同光质对杏鲍菇菌丝体生长的影响颜色红光黄光绿光蓝光波长（nm）628590510465光照强度：500lx对照组：黑暗光周期12小时，培养温度25℃，每处理设五个重复。从接种第四天开始每天测量菌落直径，当有一个处理长满培养皿时结束培养，计算菌丝生长速度。不同光质对杏鲍菇菌丝体生长的影响不同光质对杏鲍菇菌丝体生长的影响不同光质对杏鲍菇原基形成的影响颜色红光黄光绿光蓝光波长（nm）628590510465光照强度：500lx对照组：黑暗光周期12小时，每处理设五个重复。观察记录各处理原基（2mm）形成时间，当菇蕾大小为3cm左右时进行疏蕾，每袋留取2个形态正常、健壮的菇蕾，疏蕾前统计大于2cm的菇蕾数量。白光450+560不同光质对杏鲍菇原基形成的影响不同光质处理杏鲍菇菇蕾形态不同光质对杏鲍菇原基形成的影响不同光质对杏鲍菇子实体农艺性状的影响不同光质处理杏鲍菇子实体形态不同光质对杏鲍菇子实体农艺性状的影响不同光质对杏鲍菇子实体产量的影响不同光质对杏鲍菇子实体生长发育周期的影响不同光质对杏鲍菇子实体品质的影响不同光质对杏鲍菇子实体品质的影响不同光质对杏鲍菇子实体品质的影响红光不同光照强度杏鲍菇菇蕾形态•试验采用红色(628nm)LED灯为光源，设置300lx、400lx、500lx、600lx、700lx和800lx6个光照强度，光周期为12h，每处理设5个重复。•观察记录各处理原基(2mm)形成时间，当菇蕾大小为3cm左右时进行疏蕾，每袋留取2个，并统计大于2cm的菇蕾个数。红光不同光照强度杏鲍菇菇蕾形态红光不同光照强度杏鲍菇原基形成红光不同光照强度对杏鲍菇子实体农艺性状的影响红光不同光照强度对杏鲍菇子实体产量的影响红光不同光照强度对杏鲍菇子实体生长发育周期的影响结论•1.红光、黄光、蓝光、绿光和白光均对杏鲍菇菌丝长速有抑制作用，以蓝光抑制效果最为显著，但五种光质菌丝长势均优于黑暗条件。•2.不同光质条件下，杏鲍菇菌丝均可扭结形成菇蕾，但原基形成时间及菇蕾形态均有差异，其中红光为诱导杏鲍菇原基形成的最佳光质。完全黑暗条件下菌丝仅扭结，但不能进一步分化形成菇蕾。结论•3.不同光质对杏鲍菇子实体农艺性状影响差异显著。红光能够显著促进菌柄伸长，增加菌盖厚度，显著抑制菌盖直径增大，而蓝光效果与之相反；红光处理子实体形态最佳，符合优质菇标准，而蓝光处理子实体菌柄短、菌盖大，为等外品；黄光、绿光、白光处理，菌盖偏大，为二级菇。结论•4.蓝光处理下子实体生长发育周期显著长于其他光质，子实体生物学效率显著低于其他光质，而其他光质之间的差异不显著；不同光质处理子实体粗脂肪含量差异不显著；蓝光处理子实体粗蛋白、粗灰分含量显著高于其他光质，红光显著低于其他光质。结论•5.红光光照强度在300lx~800lx范围内时，杏鲍菇均能形成原基并分化发育形成菇蕾，形成的菇蕾数量及形态差异不明显；光强400lx、500lx、600lx下杏鲍菇子实体生长较快，三者之间差异不显著，其中以400lx生长最快；400lx光照强度下杏鲍菇生物学效率最高，为48.63%，但与600lx光照强度差异不显著；红光不同光照强度间子实体菌柄长度、菌柄直径、菌盖直径、菌盖厚度等农艺性状指标影响差异均不显著，子实体形态均符合优质菇标准。结论总结•综合来看，杏鲍菇子实体生长发育最适宜光照条件为：适宜光质为红光，适宜光强为400lx~600lx。摘要•背景：蘑菇中的胞外多糖（EPS）有抗肿瘤和增强免疫力的作用，用不同波长的LED分别照射固态培养基和深层培养基中的杏鲍菇，研究其对杏鲍菇菌丝的生长以及EPS的产生的影响。•关键词：LED；杏鲍菇；胞外多糖；菌丝生长；定量分析实验材料•化学材料：表面活性剂，有机酸，植物油，乙醇，马铃薯葡萄糖琼脂（PDA）•培养方式先在种子培养基中培养杏鲍菇菌丝体，再植入发酵培养基培养并检测EPS的产量。实验材料•种子培养基（固态培养）组分：0.5%的葡萄糖，0.1%的酵母提取物，0.1%的蛋白胨，0.02%的KH2PO4,0.02%的MgSO4·7H2O。•发酵培养基（深层培养）组分：2%的葡萄糖（经高压蒸汽处理），0.1%的KH2PO4,0.1%的MgSO4·7H2O，0.005%的维生素B（用HCl将pH值调成5.8）。实验材料颜色红光黄光绿光蓝光白光波长（nm）620~645587~595515~545460~475380~760照度：500μmol/(s·m2)•LED（OSRAM）参数:研究内容•研究内容：1.细胞生长实验2.胞外多糖的测定3.EPS分子量分布的测定4.数据统计实验结果与讨论•LED对固态培养的杏鲍菇的影响•LED对深层培养的杏鲍菇的影响•LED波长对EPS分子量分布的影响•定量分析LED波长对生物量和EPS的影响LED对固态培养的杏鲍菇的影响三天五天八天红光蓝光白光绿光黄光LED对深层培养的杏鲍菇的影响LED对深层培养的杏鲍菇的影响LED波长对EPS分子量分布的影响定量分析LED波长对生物量和EPS的影响定量分析LED波长对生物量和EPS的影响定量分析LED波长对生物量和EPS的影响•能量高的光波可能不利于杏鲍菇的生物量生长。•在恶劣环境下微生物可能会释放EPS来自保，杏鲍菇菌丝体可能也有这种自保机制，这也许是蓝光（波长最短）照射下EPS产量最高的原因。结论•LED照明会抑制杏鲍菇生物量的增长，但能促进EPS的产生。•只有在红光和黄光照射下能产生高分子量的EPS，在黑暗环境下只产生小分子量的EPS；蓝光照射下EPS产量最高，然而菌丝体生物量小。谢谢观看！