Внезапную гибель тепличных сморчков расследовали ученые и нашли причины для дальнейшей оптимизации производства.
Портал AgroXXI.ru ознакомился со статьей коллектива китайских исследователей Хэйлунцзянской академии наук, которые совместно с коллегами Научно-исследовательского института микробной промышленности Лункэ в городе Суцянь и Центра мониторинга экологической среды провинции Хэйлунцзян, выяснили причины неурожая сморчков в тепличном производстве.
Грибы были связаны с человеком на протяжении тысяч лет. Среди многочисленных разновидностей грибов, Morchella spp. (Ascomycota) или сморчки, пользуются огромным спросом.
Сморчки известны своим отличительным внешним видом, имеющим морщинистую сетку, и уникальным вкусом. Эти грибы любимы гурманами во всем мире и часто используются в различных изысканных блюдах, особенно в европейской и азиатской кухнях.
Помимо своей кулинарной привлекательности, сморчки обладают многочисленными лекарственными свойствами. Их основными питательными и лекарственными компонентами являются аминокислоты, органические кислоты, витамины, жирные кислоты и углеводы.
Сморчки способствуют заживлению ран, проявляют противовоспалительную и противоопухолевую активность, полезны для здоровья почек и печени.
Дикие сморчки распространены по всему миру, а жизненный цикл Morchella начинается с распространения спор в окружающую среду, где споры прорастают и образуют новый мицелий, создавая мицелиальную сеть.
По мере развития и распространения мицелия он производит конидии и склероции, которые являются двумя критическими стадиями в жизненном цикле сморчков. Мицелий, который образует склероции, состоит из специализированных клеток, производимых грибом, что позволяет Morchella противостоять неблагоприятным условиям окружающей среды.
Впоследствии, при подходящих условиях окружающей среды, склероции дифференцируются в мицелий и развиваются в зачатки. Эти зачатки продолжают расти и в конечном итоге образуют плодовые тела. Как только плодовые тела достигают зрелости, они высвобождают споры в окружающую среду.
Хотя дикие сморчки широко распространены, их низкая урожайность и кратковременная доступность свежих сморчков на рынке вызвали интерес к искусственному выращиванию.
В 1982 году американский исследователь Р. Д. Оуэр сообщил об успешной культивации сморчков в помещении и впоследствии подал заявки на три патента на выращивание с 1986 по 1989 год, проложив путь к коммерческому производству. Однако в 2008 году выращивание сморчков в теплицах в Соединенных Штатах было в значительной степени остановлено из-за таких проблем, как бактериальное загрязнение и болезни.
В 2012 году Китай принял и оптимизировал технологию выращивания сморчков в питательных мешках в открытой нестерилизованной почве под укрытием.
Уникальной особенностью китайской технологии было добавление внешнего источника питания, состоящего из питательных мешков.
Когда мицелий начинает расти и со временем устанавливает сеть мицелия внутри или на поверхности почвы, внешние питательные мешки размещаются над обильной сетью мицелия, и мицелий на поверхности почвы быстро колонизирует внешние питательные мешки. Начинается ассимиляция и поглощение питательных веществ, и питательные вещества из питательных мешков в конечном итоге переносятся в сеть мицелия и клетки склероций в почве для удовлетворения энергетических потребностей полового размножения, образуя обильные аскомы. Для защиты урожая устанавливаются навесы, парники и теплицы.
Вкратце, сморчки выращивают непосредственно на почве в качестве субстрата, далее питательные мешки, содержащие пшеницу в качестве основного компонента, стерилизуются, пробиваются и размещаются над мицелиальными слоями, выступая в качестве поставщика питательных веществ для сети мицелия, уже созданной в почве. После повышения температуры весной следующего года стимулируется рост мицелия и происходит обильное производство аскомат, завершая весь цикл выращивания. Средняя урожайность улучшается за счет использования высококачественных объектов и контролируемых сред. Ряд китайских ферм имеют урожайность сморчка выше 1500 г/м.
Однако, несмотря на развитие коммерческого выращивания в Китае, полная история жизни сморчков до сих пор полностью не изучена. Даже в высокотехнологичных теплицах происходят необъяснимые явления, такие как снижение урожайности, отсутствие появления и гибель сморчков.
Производители подозревают, что эти проблемы могут быть связаны с методами управления и вредными почвенными бактериями, что серьезно затрудняет развитие отрасли.
Сморчки подвержены патогенам, которые ведут иногда к полному неурожаю. Например, Cladobotryum protrusum вызывает паутинную болезнь плодовых тел сморчков, в то время как другие патогены, такие как Paecilomyces penicillatus, Diploöspora longispora, Leccanicillium aphanocladii, комплекс видов Fusarium incarnatum-equiseti, Clonostachys solani, Penicillium kongii и Mortierella gamsii, вызывают гниение плодовых тел.
Некоторые грибы, такие как Trichoderma, Mucor, Rhizopus, Cephalotrichum и Aspergillus, конкурируют со сморчками за рост.
Отчеты показывают, что урожайность сморчков не только зависит от почвенных патогенов, но и значительно положительно коррелирует с равномерностью и разнообразием микробных сообществ почвы. В частности, почвенные патогены напрямую угрожают росту сморчков, в то время как равномерность и разнообразие микробного сообщества влияют на здоровье и баланс почвенной экосистемы.
Основной целью данного исследования было изучение влияния физико-химических свойств почвы и микробных сообществ на рост плодовых тел сморчков.
В апреле 2024 года на ферме по выращиванию сморчков, расположенной в районе Шуанчэн города Харбин провинции Хэйлунцзян, Китай, в некоторых теплицах наблюдалась либо ранняя гибель сморчков, либо отсутствие их появления.
Чтобы исследовать причины этих проблем, был использован метод пятиточечного отбора проб для сбора образцов поверхностной почвы (1–5 см) из теплиц, которые затем были объединены в один образец для каждой теплицы. Образцы почвы просеивались через сито 2 мм, корни и растительные остатки удалялись вручную.
Затем образцы разделялись на две части: одну высушивали на воздухе для определения физико-химических свойств почвы, а другую немедленно помещали в жидкий азот, транспортировали в лабораторию и хранили в морозильной камере при температуре −80 °C для последующего извлечения ДНК.
Всего было отобрано девять образцов почвы: три образца из теплиц с нормальным плодоношением (normal fruiting greenhouses - NM), три образца из теплиц с погибшими сморчками (greenhouses with dead morels - DM) и три образца из теплиц без плодов, где сморчки не появились (unfruitful greenhouses (бесплодные теплицы), UM).
Результаты показали, что богатство и разнообразие как грибных, так и бактериальных сообществ в нормальной плодоносной почве (NM) были значительно выше, чем в неплодоносных почвах (DM и UM). Бактериальное сообщество в основном состояло из Proteobacteria и Bacteroidota, в то время как в грибном сообществе доминировали Ascomycota и Mucoromycota.
Кроме того, сморчки были значительно обогащена в NM, что указывает на то, что они успешно колонизировалась и могла развиться в плодовые тела. Мицелий сморчка в NM эффективно использовал внешние питательные мешки, увеличивая содержание азота и органического вещества в почве, одновременно снижая потребление доступного фосфора и калия. Анализы идентифицировали Pedobacter и Massilia как биомаркеры NM, потенциально связанные с симбиозом сморчка, что может способствовать его росту.
«Наши результаты указывают на то, что неудачи в производстве сморчков были вызваны неадекватными методами управления. Повышенные температуры в теплице могли способствовать распространению патогенов, препятствуя эффективному использованию внешних питательных мешков мицелием сморчков. Следовательно, мицелий не мог эффективно накапливать питательные вещества, что приводило к неспособности Morchella плодоносить или приводило к сбоям в развитии. Почва DM, в которой произошла гибель сморчков, показала самое низкое содержание органического вещества и азота. Почва NM, которая поддерживала более успешный рост сморчков, содержала более высокие уровни органического вещества и азота, но более низкие уровни общего калия, общего фосфора, доступного калия и доступного фосфора по сравнению с образцами почвы DM и UM с нейтральным pH», - подвели итоги исследователи.
Они пояснили, что мицелий сморчков может поглощать питательные вещества из внешних питательных мешков и переносить эти питательные вещества на поверхность почвы. Кроме того, круговорот азота положительно влияет на урожайность сморчков.
Высокие уровни азота и органического вещества имеют решающее значение для начального роста мицелия сморчков, поскольку они обеспечивают необходимые питательные вещества для расширения мицелия и накопления биомассы. По поводу того, что NM имел значительно более низкие уровни общего калия, общего фосфора, доступного калия и доступного фосфора по сравнению с DM и UM, это объясняется процессом плодоношения, во время которого плодовые тела сморчков потребляют значительные питательные вещества из почвы, что приводит к их истощению в грунте.
Это исследование дает ценную информацию о взаимодействии между мицелием сморчков и почвенными микроорганизмами, выясняя причины неудач при выращивании сморчков и предлагая стратегии оптимизации для тепличного производства.
По статье группы авторов (Синьхай Лю, Бо Инь, Лицян Мэн, Сяоюй Чжао, Цзялун Ван, Руй Лю, Лина Ху, Сянсян Ван, Юй Лю, Иньпэн Ма), опубликованной в журнале Horticulturae 2025 на портале www.mdpi.com.
Фотографии трех типов почв: (а) почва, в которой наблюдалась гибель сморчков (DM); (b) почва, в которой не появилось ни одного сморчка (UM); (с) почва, в которой сморчки нормально плодоносили (NM). Фото принадлежит группе указанных авторов.