食用菌精准育种实验室
Laboratory of Mushroom Precision Breeding

我国食用菌产业重大技术问题和重大科学问题发布

食用菌精准育种实验室·发布     更新时间:2023-01-09 20:02:16

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1224日,中国农学会食用菌分会、国家食用菌产业技术体系联合发布了我国食用菌产业十大技术问题和十大科学问题。

 

今年由中国农学会食用菌分会、国家食用菌产业技术体系联合开展了征集中国食用菌产业重大科学问题和技术问题的活动,活动自今年722日开端,历时近四个月,历经三个阶段,到1111日圆满收官。今天在2022年中国农学会食用菌分会上由国家食用菌产业技术体系首席科学家谭琦研究员和中国农学会食用菌分会主任委员鲍大鹏研究员成功发布了这些问题。

根据投票结果,入选的十大技术问题如下(括弧内为得票率):食用菌菌渣高效循环利用技术(84.0%)、食用菌优质菌种质量全程控制技术(82.0%)、具有自主知识产权的工厂化栽培品种选育技术及应用(79.9%)、主栽食用菌地方品种选育及配套栽培管理技术(77.1%)、食用菌栽培中大数据技术应用和智能化生产技术集成创新(76.6%)、秸秆替代木屑类原料栽培食用菌的技术(71.6%)、食用菌液体菌种生产与应用技术(70.0%)、食用菌高效遗传转化技术和基因高效编辑技术(63.8%)、食用菌分子标记辅助育种技术和品种知识产权保护技术(63.8%)和食用菌精深加工技术和营养品质快速评价技术(63.3%)。

根据投票结果,入选的十大科学问题如下(括弧内为得票率):食用菌菌种退化机制和种性稳定性维持的生理与遗传基础(85.2%)、食用菌子实体发育的遗传调控机制(80.3%)、食用菌重要农艺性状形成的遗传基础及其调控机制(79.5%)、食用菌应对环境因素变化的生理学基础和分子机制(76.4%)、珍稀食用菌驯化和栽培的生物学基础(75.7%)、食用菌抗病虫害的分子机制(67.7%)、食用菌分解基质和营养代谢的生理学机制(66.5%)、覆土促进食用菌子实体发育的生理规律和分子机制(65.4%)、食用菌连作障碍形成机理(65.0%)和食用菌种质资源多组学精准评价的科学基础(64.8%)。

 

参与评选的重大技术问题列表

 

1具有自主知识产权的工广化栽培品种选育技术及应用

菌种是食用菌产业核心技术的直接体现,目前我国大宗食用菌类品种所用菌种自主知识产权不足,在种业科技方面缺乏系统的技术研究,品种更新慢、同质化严重、用基础研究薄弱。通过开展资源收集与保育,进行育种技术攻关,构建产品高效生产、品质标准控制等技术体系,采用先进的育种技术,打破国外垄断,选育出具有自主知识产权的品种,全力推动食用菌品种更新换代。

2食用菌栽培中大数据技术应用和智能化生产技术集成创新

数字化和智能化生产是未来食用菌产业发展的必然趋势,针对食用菌设施栽培对温度、湿度,光照、pH、气压等环境参数的实时监控要求,建立基于大数据的食用菌栽培数字化管控技术,实现食用菌栽培环境的精准监测与数字化控制,从而使食用菌达到最佳生长状态,提高食用菌栽培产量与质量,实现食用菌生产过程的高效、低耗,不断推进食用菌产业生产过程的低碳绿色发展。

3)食用菌液体菌种生产与应用技术

液体菌种技术在金针菇、杏鲍菇、秀珍菇、海鲜菇等食用菌生产中已经广泛应用,不少企业已实现了液体菌种技术的全面使用,但仍然有较多食用菌品种栽培中还未使用液体菌种技术,同时食用菌液体菌种技术的使用过程还存在一些技术问题。系统深入研究食用菌液体菌种生产工艺和技术,形成成熟的食用菌液体菌种技术体系并广泛推广应用,将有助于提高我国食用菌生产的效率。

4主栽食用菌地方品种选育及配套栽培管理技术

我国各地气候环境条件差异巨大,充分利用自然资源选育适应不同地域、不同温型、不同气候条件的地方品种,研发配套栽培技术,可以充分利用各地气候环境条件,开发地方特色品种,带动不同地域食用菌产业可持续发展。

5代料香菇菌棒环保型保水技术

代料香菇出菇期要求菌棒内湿外干,生产中使用双袋法,因保水膜残片易附于菇体,会严重影响了香菇品质及卫生指标。急需研发保水性能好、表面张力适中、安全环保的新型保水替代材料及配套技术,同时符合花菇生长过程中对菌棒含水量保持、菇蕾正常长出和子实体正常龟裂成花等3个方面的综合需求,有效解决花菇生产技术瓶颈问题。

6食用菌菌渣高效循环利用技术

草腐食用菌和木腐食用菌的生产过程中都会产生大量的菌渣,食用菌菌中含有大量菌丝体,富含蛋白质、维生素、生物活性物质等,如果不合理有效利用,既会造成环境污染,也会浪费资源。针对不同地域和不同食用菌种类,开发菌渣资源系统高效多样的利用技术体系,以及菌渣相关联的污水及重金属污染处理技术,不仅可以减少菌渣带来的环境污染问题,还可以促进食用菌产业融入循环农业大系统中,从而提高食用菌产业的综合效益。

7秸杆替代木屑类原料栽培食用菌的技术

我国香菇、黑木耳、灵芝等食用菌栽培每年消耗大量森林资源,产业发展面临的森林资源保护压力愈来愈大,而我国农业生产每年产生大量的秸秆又无法利用。实现木腐类食用菌草腐化栽培,开发秸秆资源部分或全面替代木屑的栽培技术,对产业持续健康发展至关重要。

8食用菌优质菌种质量全程控制技术

食用菌菌种种性优良、种源可靠是涉及产业健康发展的头等大事,在实际生产中由于菌种错用、制种不良、储运不当,常导致重大经济损失。在传统栽培模式中,菌种扩繁和销售过程中质控技术还存在很多盲点,菌种质量既涉及菌种真实性鉴定,也涉及到性状稳定性,亟需建立科学可行、准确可靠、简单高效的质控标准和技术,有效地解决食用菌菌种参差不齐的问题,降低食用菌产业栽培风险。

9食用菌高效遗传转化技术和基因高效编辑技术

目前基因编辑技术已经在很多农作物的分子育种中发挥了重要作用,但是食用菌遗传转化技术和基因编辑技术普遍存在成熟度较低、效率较低等问题。研发高效的食用菌遗传转化和基因精准编辑等技术体系,并利用基因精准编辑技术对食用菌的产量质量、抗病抗逆重要性状基因进行定向操作,实现精准、高效、快速地品系改良和新种质创制,为通过分子育种手段改造食用菌品种提供强有力的技术支撑。

10食用菌分子标记辅助育种技术和品种知识产权保护技术

随着测序技术的不断进步,越来越多的食用菌基因组完成了测序、组装和注释,也有越来越多的分子标记被开发出来。但在护技术食用菌组学研究中,分子标记利用技术水平还有待于进一步提高,与重要性状紧密连锁的分子标记还较少,限制了分子标记辅助育种技术的开发和应用。此外,分子×标记也可以运用于亲本溯源和菌种鉴定. 有助于新品种知识产权保护,相关技术开发需要进一步加强。

11食用菌精深加工技术和营养品质快速评价技术

食用菌几乎全部是以农产品形式销售,附加值、利润率及产业效益都较低,且极易波动,对于相关食用菌企业和从业人员造成了极大的困扰,但食用菌营养丰富、风味独特、功效明显,可与多种谷物和肉类进行营养素均衡调配。同时食用菌产品受品种、栽培基质、栽培方式、栽培条件等因素影响,产品营养品质参差不齐,且不同品种食用菌的营养特征存在差别。加快食用菌营养化、功能化等产品精深加工技术开发,建立和完善食用菌的营养品质和功效价值标准以及评价技术,加快食用菌由传统农产品向食品的转化速度,延伸食用菌产业链,有助于提升产业附加值,促进食用菌产业健康可持续发展。 间仍旧会以农法栽培方式为主,研发与主栽食用菌菇类种植相配

12食用菌鲜品安全高效保鲜技术

目前食用菌已经广泛进入超市、菜市场销售,但是由于缺少有效的鲜品保鲜技术,很多食用菌鲜品货架期较短,消费者难以保鲜技术购买到优质的食用菌鲜品,严重影响消费者的体验感。开发高效的食用菌鲜品保鲜技术,最大程度减少流通环节与流通时间,实现全程冷链储运,提高消费终端食用菌品质,将有助于食用菌产业健康稳定发展。

13主栽食用菌栽培生产的轻简化设备开发和应用技术

香菇、黑木耳和平菇等主栽品种在很长一段时间仍旧会以农法栽培方式为主,研发与主栽食用菌菇类种植相配套的轻简化设施设备并推广应用,能够降低劳动强度、米提高管理效益和减少生产成本,实现节本增效,推动传统栽培方式转型发展和提质增效,促进食用菌产业健康发展。

14食用菌病虫害绿色环保防控技术体系开发

食用菌病虫害防控缺乏安全有效的农药,登记的可使用的化学药剂极少,研发避病抗虫、安全环保的生物源制剂,可避免菌棒或子实体被病原物及害虫为害,有效防止食用菌病虫害发生。同时研发生态调控、物理或化学方法诱杀、生物防治技术等绿色防控技术并推广应用,能为食用菌产业稳定和绿色发展提供技术支撑。

15应用合成生物学技术创制超级食用菌新品种的技术

合成生物技术的发展,使人们可以根据需求设计创建元件、器件或模块,改造农业生物,大幅度提高生物的生产效率。构建重要食用菌的生物合成底盘生物系统,结术合代谢流分析技术,实现代谢网络优化重构,设计人工合成通路原件,并增加其与底盘细胞的适配性,强化木质纤维素降解×转化途径,提高多糖、萜类、黄酮类、医用蛋白等生物活性物质的定向精准合成能力,构建可以高效高值利用秸秆等农业废弃物的超级食用菌新品种。

 

参与评选的重大科学问题

 

1食用菌子实体发育的遗传调控机制

食用菌菌丝营养生长向生殖生长转变是食用菌发育及生殖循环中的重要事件,子实体形成过程中的遗传调控机制是食用菌学科的核心科学问题之一,探明食用菌子实体形成的功能基因及其共性关键调控因子,将有助于提升食用菌生产稳定性,拓宽食用菌新兴品种开发路径。

2食用菌重要农艺性状形成的遗传基础及其调控机制

食用菌单产、形态、色泽、风味、早熟和抗逆等重要农艺性状的遗传调控机制是良用菌应用基础研究的重要内容,也是食用菌产量和品质保障的前提条件。解析重要农艺性状形成的遗传基础和关键基因的调控机制,为建立基于全基因组分析的食用菌精准快速育种技术体系奠定理论基础,为产量及品质改良提供基因资源。

3食用菌应对环境因素变化的生理学基础和分子机制

食用菌营养生长和生殖生长易受环境因素的影响,环境因素通过对食用菌基因表达调控发挥作用,食用菌品质的形成是环境和基因互作的结果。开展相关生理学和分子遗传学研究,有助于进行精准栽培调控技术的开发,促进食用菌产业技术源头创新,为产业提质增效奠定理论基础。

4食用菌菌种退化机制和种性稳定性维持的生理与遗传基础

食用菌菌种使用过程中出现的退化会导致产量下降、抗性减弱以及品质降低等现象,这是由菌种的遗传性状改变和菌种生长条件等外界因素变化引发的。深入解析菌种退化问题的分子机制及其生理和遗传基础,有助于建立菌种种性稳定性维护技术,有助于保障食用菌产业健康持续发展。

5珍稀食用菌驯化和栽培的生物学基础

目前已经成功栽培的大型真菌有100多种,但是大量可食用、味美和具有良好健康促进价值的野生食用菌还没有能够实现人工栽培,如松茸、红菇、牛肝菌、块菌等。在深入研究这类食用菌生长发育的物种特异性营养需求、生理和遗传机制基础上,揭示互作共生关系建立的分子机制,可为外生菌根菌类食用菌保育及人工促繁技术突破和创新提供科学基础,拓展人类认识和利用自然的边界。

6食用菌种质资源多组学精准评价的科学基础

我国多样的自然环境蕴藏着丰富的食用菌种质资源,这是食用菌科学研究和产业发展的重要基础。在广泛持续的采集和收集食用菌野生和栽培种质资源的基础上,基于表型组、泛基因组、转录组、代谢组等多组学技术开展种质资源评价,揭示不同食用菌演化进化关系及其遗传多样性的区域分布特征,挖掘优良等位基因和优异地方种质,评价其利用潜力,为食用菌品种选育奠定科学基础。

7食用菌抗病虫害的分子机制

食用菌生产周期一般较长,栽培过程中容易受不同病虫害的危害,但严禁使用化学农药,合理的栽培措施管理和使用优良高机制抗品种可以预防或减轻病虫害的发生。深入研究食用菌抗重大病虫害的分子机制,挖掘和揭示食用菌抗病虫害的优良基因和调控机制,为抗病虫害品种定向选育和分子辅助育种奠定科学基础。

8食用菌连作障碍形成机制

竹荪、灵芝、大球盖菇和羊肚菌等覆土栽培类食用菌均存在不同程度的连作障碍. 导致土地利用率降低、生产经营效益下降。通过分析土壤微生物区系及微量元素理变化、毒性代谢成分种类与积累等因素,研究分析食用菌连作障碍产生机理,系统诠释不同食用菌连作障碍形成原因,可为研发克服连作障碍技术提供科学指导。

9覆土促进食用菌子实体发育的生理规律和分子机制

双孢蘑菇、大球盖菇、红托竹荪、羊肚菌、黑牛肝菌等食用菌栽培过程中,覆土是提高产量和品质的主要措施,可以保持水分、提高养料利用以及刺激原基生成等,但是覆土促进子实体发育的机制还不清楚。从生理学、分子遗传学角度系统性分析研究覆土的规律特点、作用机制,有利于推动食用菌覆土栽培技术创新和新型覆土材料创制。

10食用菌锁状联合形成及异核体中细胞核的分子互作机制

担子菌类食用菌菌丝可以通过形成特有的锁状联合结构而形成异核菌丝,该特有结构形成过程中的调控机制,以及异质细胞核在核迁移、融合、分裂等过程中的调控机理和在菌丝生长过程中的互作机制均不完全清楚。深入研究解析和揭示锁状联合结构形成、异核体维持和异质细胞核互作的分子机制,不仅具有重要的基础生物学意义,也将为优良品种选育和优质高效栽培提供理论和技术支撑。

11食用菌鲜品采摘后代谢生理的分子机制

货架期是食用菌鲜销过程中的一项重要品质参数,食用菌子实体在有性孢子成熟散发后很快进入衰老期,导致子实体褐变、软化和生成异味等现象,严重影响食用菌品质及经济价值。深入解析食用菌采后生理现象的分子机制,能够为食用菌采后保鲜技术开发和创新,以及选育长货架期的品种提供科学指导。

12食用菌大分子活性成分结构与其功效的关系

食用菌中多糖和活性肽等是重要的大分子类活性功效成分,常作为食用菌质控指标。这些大分子成分的结构、种类、含量与其功效之间的相互关系仍然不清晰,导致难以建立食用菌多糖等大分子活性成分的质量控制标准,成为影响食用菌产品功效和产品质量稳定性评价的瓶颈。深入解析食用菌活性大分子成分结构与其功效的关系,可为食用菌活性物质的质控奠定科学基础。

13食用菌次级代谢产物种类与生物合成的分子机制

食用菌含有萜类、酚类、生物碱和含氮杂环化合物等结构新颖、生物活性独特的次级代谢产物。通过多组学数据分析真菌次级代谢产物的生物合成基因簇、次级代谢产物的合成关键酶和次级代谢物生物合成的调控网络,深入解析食用菌次级代谢产物种类及其生物合成途径和调控机制,将有助于提升食用菌生物活性物质的利用价值。

14食用菌分解基质和营养代谢的生理学机制

食用菌在人工培养基质中生长是一个不断分解基质、转运和代谢营养成分的生物化学过程,人工栽培基质中碳氮源是最重要的营养物质,基质营养高效吸收和转运到子实体中涉及一系列复杂的生理代谢过程,目前对秸秆和木屑等栽培基质中复杂碳氮源的分解、同化和营养代谢过程及其机制认识仍非常有限。在培养基质优化配制的生产实践中,缺乏对基质原料种类以及碳氮源合适比例的理论指导,影响着食用菌产量和品质,值得深入研究。

15食用菌富集环境重金属的监测和分子机制

包括食用菌在内的丝状真菌具有高效富集环境重金属的能力,影响并威胁着野生或人工栽培食用菌的食用安全性。开展不同培养基质、培养时间食用菌子实体中铅、镉等重金属元素监测及通过重金属诱导下的多组学分析,针对重要转运蛋白基因等开展功能研究,揭示食用菌富集重金属的代谢调控机理,为加强培养基质管理和保障食用菌安全生产提供科学理论及技术支撑。






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