姬松茸(Agaricus brasiliensis)又名巴西蘑菇、柏氏蘑菇、小松菇等，原产于巴西、秘鲁和美国等地，是一种珍贵的食药用菌^[1]。姬松茸营养丰富，还具有抗肿瘤、免疫调节、抗突变、抗炎和抗氧化等多种药用功能^[2-4]。1992年，福建省农业科学院从日本引进姬松茸并栽培成功，目前已经推广至全国近10个省^[5]。

镉污染是最严重的环境污染之一，镉是生物毒性最强的重金属之一，通过食物链严重危害人类健康^[6]。姬松茸对镉具有很强的富集作用，引起越来越多学者的关注。研究表明，低浓度的镉对姬松茸菌丝生长和产量有促进作用，而高浓度镉抑制姬松茸菌丝生长、降低产量^[7]。但是镉对姬松茸农艺性状及显微结构的影响研究较少。而且自然界中存在多种微量元素，不同微量元素存在相互制约的现象，影响生物对它们的吸收利用^[8]。姬松茸吸收镉从而影响其对其他矿物元素吸收的研究较少。本研究采用添加外源镉的方法，研究了镉对姬松茸子实体农艺性状及显微结构的影响，及对其他矿物质元素吸收的影响，为姬松茸镉污染防控提供依据。

1 材料与方法 1.1 菌株

本研究所用菌株为姬松茸菌株J₇₇，为福建省认定姬松茸新品种(闽认菌2013003)，保藏于福建农林大学国家菌草工程技术研究中心。

1.2 出菇方法

培养料配方：棉籽壳20%，玉米芯12.5%，牛粪(干)35%，麸皮10%，稻草(干)20%，CaCO₃ 1%，石灰1.5%。

实验设0(CK)、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、5、10、15、20、25和50 mg·kg^-1共12个镉梯度处理，事先配制好的镉母液按照实验设计适量加入水中，将培养料混合均匀后按料水比1:1.25的比例进行混合。将搅拌均匀的培养料分装入聚丙烯袋中，每袋装料0.8 kg，每个菌株每个处理设20个重复。

此次姬松茸出菇栽培，按照常规袋栽管理。首先，将分装好的栽培袋封口，放入高压灭菌锅中，121 ℃灭菌2 h，然后在无菌接种箱中按照无菌操作接种，将接种好的菌袋放置在28 ℃恒温的培养室中，待菌丝走满袋后，移到栽培室，开袋覆土。待出菇后采收，称重，烘干(冷藏)备用。

1.3 子实体农艺性状测定

将采收后的新鲜子实体用小刀轻轻刮掉菌柄带出的土，对每个菌株每个梯度的出菇数量和菇重进行统计。然后用天平和数显卡尺对子实体进行称重和测量。测量指标包括：单菇重量、菌盖直径、菌柄直径、菌柄长度、菌盖厚度、菌盖重量、菌柄重量。

1.4 子实体显微结构观察

子实体孢子及囊状体显微结构电子显微镜观察方法参照翁伯琦等^[9]进行。

1.5 子实体中镉及矿物质元素含量的测定

将新鲜子实体去土后，放入烘干箱中60 ℃烘至恒重，用高速粉碎机将烘干好的样品磨成粉末备用；称取0.2 g样品，用HNO₃-H₂O₂体系结合微波消解技术处理后采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定铁、铜、锌、钙、镁五种矿物质元素含量^[10]，用火焰原子吸收光谱仪进行镉测定^[7]。

1.6 数据处理方法

采用SPSS19.0数据处理软件对实验数据进行统计和处理，用Duncan法进行多组样本间差异显著性分析，数据为3个重复的平均值。用Photoshop7.0测量扫描电镜图片中孢子长度、宽度及囊状体直径。

2 结果与分析 2.1 镉对姬松茸农艺性状的影响

研究结果表明，镉对姬松茸农艺性状有显著的影响(表 1)，随外源镉浓度的增加，J₇₇的农艺性状(如柄量、柄直径、盖重、盖直径、朵重等)均表现为相似的变化规律，即低浓度下( < 2.5 mg·kg^-1)增加，而高浓度(>2.5 mg·kg^-1)减小。但是，不同农艺性状最高值时其对应的添加外源镉浓度有差异，存在不一致性。当外界添加镉浓度为1.5 mg·kg^-1时，J₇₇子实体朵重和盖重均达到最大值，增长率分别为30.6%和47.9%；当外界添加镉浓度为0.5 mg·kg^-1时，J₇₇子实体菌柄重量最高，增长率为17.3%；当外界添加镉浓度为1 mg·kg^-1时，朵数和产量均达到最大值，且菌柄直径最大，增长率为34.7%；添加镉浓度为0.5 mg·kg^-1时菌盖直径最大，增长率为17.2%；随着镉浓度增加，菌柄长度、菌盖厚度呈现为先增加后降低，再次增加-降低的趋势，添加镉浓度为1.5 mg·kg^-1时菌柄最长、菌盖厚度最大，增长率分别为25.7%和33.7%。本研究结果表明，镉能够通过增加或者降低农艺性状的数值，从而增加或者降低产量。

2.2 镉对子实体显微结构的影响

在不添加外源镉处理下，姬松茸J₇₇孢子大小均匀，表面光滑无修饰呈卵状形态，孢子大小为4.6 μm×3.7 μm(图 1a)；在0.5、1 mg·kg^-1镉浓度处理下，孢子形态变大，大小为5.1 μm×4.1 μm和5.0 μm×3.9 μm，其他无明显变化(图 1b、图 1c)，说明此浓度下镉能够刺激孢子的生长；在2 mg·kg^-1镉浓度处理下，孢子大小没有变化(4.6 μm×3.9 μm)，但是表面有一层覆盖物，镉对孢子显示出一定毒害作用(图 1d)；接下来，随着镉浓度继续增加，孢子出现凹陷、皱缩、破裂，毒害作用越来越大(图 1e~图 1h)。

在不添加外源镉处理下，姬松茸J₇₇囊状体表面纹理清晰，大小均匀，直径约3.9 μm；在0.5、1 mg·kg^-1镉浓度处理下，囊状体变大，大小为4.2 μm和4.1 μm，其他无明显变化(图 2b、图 2c)，说明此浓度下镉能够刺激囊状体的生长；在2 mg·kg^-1镉浓度处理下，囊状体大小没有变化，但是表面纹理有些模糊，部分囊状体被薄膜覆盖表面有一层覆盖物，镉对囊状体开始显示出一定毒害作用(图 2d)；随着镉浓度的继续增加，镉对囊状体毒害作用进一步加大。镉浓度为5 mg·kg^-1时，囊状体表面纹理因皱缩加深、生长不均匀(图 2e)，镉浓度20 mg·kg^-1以上时，囊状体表面纹理模糊，表面开始出现明显的皱缩纹理，大部分囊状体因褶皱变得畸形，小部分囊状体出现皱缩消融现象(图 2g、图 2h)。

2.3 镉对矿物质元素含量的影响

研究结果表明，镉对其他二价矿物质元素的吸收有显著影响，对不同的元素影响也不同(图 3)。随着镉浓度的增加，子实体中锌含量逐渐降低，说明镉对锌的吸收具有抑制作用(图 3a)；随着镉浓度的增加，子实体中铜和铁的含量均先增加后降低，但是含量均高于对照，表明镉能促进铜和铁的吸收(图 3b)；随着镉浓度的增加，子实体中钙的含量表现出先降低后增加再降低的规律，表明低浓度镉(0~2 mg·kg^-1)抑制钙的吸收，中等浓度镉(2.5~20 mg·kg^-1)能够促进钙吸收，高浓度镉(>25 mg·kg^-1)抑制钙的吸收(图 3c)；随着镉浓度的增加，子实体中镁含量先降低后增加，表明低浓度镉(0~5 mg·kg^-1)抑制镁的吸收，高浓度镉(>5 mg·kg^-1)促进镁的吸收。

3 讨论

食用菌对重金属的富集现象已经引起越来越多的学者关注，重金属镉对食用菌菌丝生长和子实体产量的影响也有了很多报道。一般来说，较低浓度的镉对食用菌菌丝生长和产量有一定的促进作用，而高浓度的镉对菌丝生长和产量有严重的抑制作用，如平菇(Pleurotus ostreatus)、香菇(Lentinus edodes)、双孢蘑菇(Agaricus bisporus)、黑木耳(Auricularia auricula)、红平菇(Pleurotus djamor)、杏鲍菇(Pleurotus eryngii)、真姬菇(Hypsizigus marmoreus)、白灵菇(Pleurotus nebrodensis)等^[11-15]。

黄建成等^[16]研究结果表明，培养料中镉浓度超过5 mg·kg^-1时，对姬松茸子实体生长产生毒害，子实体数量开始减少，当镉浓度超过10 mg·kg^-1时，子实体发育严重受阻，子实体数量显著降低。但是，其设置镉起始浓度为5 mg·kg^-1，缺乏低浓度镉对姬松茸子实体影响数据。刘朋虎等^[7]研究表明，低浓度镉能够促进姬松茸菌丝生长、提高产量。本研究在此基础上进一步研究了不同浓度的镉对姬松茸朵重、柄长、柄重等农艺性状的影响，表明镉在影响姬松茸子实体数量的同时，还能影响姬松茸子实体菌盖直径、厚度及菌柄直径、长度，从而影响单个子实体菌柄及菌盖的重量，进一步影响子实体单重及产量。本研究从生理角度解释了镉对姬松茸产量影响的机理，对深入研究镉对姬松茸影响的机理具有一定参考价值。

在栽培料中，微量元素并不是单独存在的，而且不同微量元素之间存在交互作用，影响生物对它们的吸收利用。研究镉与其他重金属之间的交互作用，对于姬松茸镉污染的控制具有很强的实用价值。贾彦等^[8]研究了金针菇培养料中重金属Cd、Zn的交互作用，发现Cd、Zn之间存在拮抗作用。何旭孔^[17]研究表明，栽培基质中镉能促进香菇对铜的吸收，镉、铜存在协同作用。江枝和等^[18]研究表明，培养料中添加高浓度硒镧复合作用能显著降低子实体中镉的含量。徐丽红等^[19]研究表明，姬松茸培养料中添加有益金属元素Cu²⁺、Fe²⁺、Ca²⁺的配比为3、3 mg·kg^-1、3%时姬松茸产品中镉降低35.21%^[19]。但是本研究结果表明，镉能促进Cu²⁺、Fe²⁺的吸收，与徐丽红研究结果不一致，可能原因是培养料中各种金属元素直接存在比较复杂的作用，还应该设计更加准确的单因子试验进行确认。

4 结论

(1) 镉对姬松茸农艺性状有显著的影响，随外源镉浓度的增加，J₇₇的农艺性状(如柄量、柄直径、盖重、盖直径、朵重等)均表现为相似的变化规律，即低浓度下( < 2.5 mg·kg^-1)增加，而高浓度(>2.5 mg·kg^-1)减小。但是，不同农艺性状最高值时其对应的添加外源镉浓度有差异，存在不一致性。镉通过影响农艺性状影响产量。

(2) 低浓度镉( < 2 mg·kg^-1)能促进子实体孢子和囊状体的生长，高浓度镉(>2 mg·kg^-1)对孢子和囊状体产生毒害作用，孢子最终出现凹陷、皱缩、破裂，囊状体出现畸形、皱缩消融现象。

(3) 镉对锌的吸收具有抑制作用，能促进铜和铁的吸收，低浓度镉(0~2 mg·kg^-1)抑制钙的吸收，高浓度镉(2.5~20 mg·kg^-1)能够促进钙吸收，低浓度镉(0~5 mg·kg^-1)抑制镁的吸收，高浓度镉(>5 mg·kg^-1)促进镁的吸收。