Ảnh hưởng của nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng đến khả năng hình thành thể quả nấm cordyceps militaris

TẠP CHÍ KHOA HỌC Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Số 8(3/2017) tr. 70 - 78 70 ẢNH HƢỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM VÀ ÁNH SÁNG ĐẾN KHẢ NĂNG HÌNH THÀNH THỂ QUẢ NẤM Cordyceps militaris Phạm Văn Nhã, Đỗ Hải Lan, Đặng Xuân Hoàng, Phạm Thị Lan,9 Nguyễn Thị Hồng Hạnh, Bạc Thị Thu Trường Đại học Tây Bắc Tóm tắt: Chúng tôi đã nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng đến sự sinh trưởng, phát triển và hình thành thể quả nấm Cordyceps militaris. Kết quả nghiên cứu cho thấy, ở nhiệt độ 25C, độ ẩm không khí 80 - 90%, cường độ ánh sáng 500 - 1000 lx thích hợp cho quá trình hình thành thể quả. Từ khóa: Cordyceps militaris, Bombyx mori, tạo thể quả của nấm. 1. Mở đầu Cordyceps militaris (L. ex Fr.) Link. là loài nấm thuộc chi Cordyceps, họ Clavicipitaceae, bộ Hypocreales, lớp Nấm túi Ascomycetes. Loài C. militaris trong tự nhiên ký sinh chủ yếu trên ấu trùng và nhộng của các loài bướm thuộc bộ Cánh vảy (Lepidoptera), trong đó có Tằm dâu (Bombyx mori L.) là loài côn trùng biến thái hoàn toàn thuộc họ Bướm đêm (Bombycidae) [5]. Ngoài ra, C. militaris còn có các ký chủ khác như các loài côn trùng thuộc bộ Cánh cứng (Coleoptera), bộ Cánh màng (Hymenoptera), và bộ Hai cánh (Diptera) [8]. Trong lịch sử Y học cổ truyền, hai loài Cordyceps sinensis (Berk.) Sacc. và C. militaris được nghiên cứu nhiều nhất về vai trò làm thuốc và thực phẩm chức năng. C. sinensis là một loại nấm dược liệu có giá trị cao, được thu hái và giao dịch từ lâu đời. Do bị khai thác triệt để, số lượng của C. sinensis trong tự nhiên giảm mạnh. Khác với C. sinensis, loài C. militaris có thể dễ dàng nuôi nhân tạo bằng cả hai phương pháp rắn và lỏng trong môi trường có nhiều nguồn cacbon và nitơ. C. militaris được xem như một nguồn thay thế cho C. sinensis do nó chứa các hợp chất hóa học và dược tính tương tự giống nấm C. sinensis như hoạt tính chống oxy hóa, ức chế tế bào ung thư... [2, 4, 7]. 2. Đối tƣợng, nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu 2.1. Đối tượng nghiên cứu Cordyceps militaris (L.ex Fr.) Link. Mã số: NBRC 100741. Chủng giống được lưu giữ và bảo quản ở 4C trên môi trường PDA (Potato Dextrose Agar) tại Phòng Thực hành Thực vật - Di truyền, Khoa Sinh - Hoá, Trường Đại học Tây Bắc. 2.2. Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu sự ảnh hưởng của nhiệt độ tới khả năng hình thành thể quả của nấm C. militaristrên giá thể nhân tạo: Nuôi nấm trên giá thể nhân tạo. Tiến hành thí nghiệm ở các dải nhiệt độ khác nhau: 7C, 15C, 20C, 25C, 30C; độ ẩm 80%; cường độ ánh sáng 500 lx; 9 Ngày nhận bài: 17/8/2016. Ngày nhận đăng: 25/9/2016 Liên lạc: Phạm Văn Nhã, e - mail: phamvannhadhtb@gmail.com 71 thời gian chiếu sáng 12 h/ngày. Ở mỗi dải nhiệt độ, bố trí ít nhất 30 bình, lặp lại thí nghiệm 3 lần. Theo dõi khả năng hình thành thể quả, kích thước, khối lượng của thể quả trong các lọ giá thể ở các dải nhiệt độ khác nhau. Xử lí kết quả thu được. Kết luận nhiệt độ tối ưu cho nấm phát triển, hình thành thể quả. - Nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm tới tới khả năng hình thành thể quả của nấm C. militaris trên giá thể nhân tạo: Nuôi nấm trên giá thể nhân tạo. Tiến hành thí nghiệm ở các dải độ ẩm khác nhau: 50%, 60%, 70%, 80%, 90%; nhiệt độ 25C; cường độ ánh sáng 500 lx; thời gian chiếu sáng 12 h/ngày. Ở mỗi dải độ ẩm, bố trí ít nhất 30 bình, lặp lại thí nghiệm 3 lần. Theo dõi khả năng hình thành thể quả, kích thước, khối lượng của thể quả trong các lọ giá thể ở các dải độ ẩm khác nhau. Xử lí kết quả thu được. Kết luận độ ẩm tối ưu cho nấm phát triển, hình thành thể quả. - Nghiên cứu ảnh hưởng của ánh sáng tới khả năng hình thành thể quả của nấm trên giá thể nhân tạo: Nuôi nấm trên giá thể nhân tạo. Tiến hành thí nghiệm ở các loại ánh sáng (ánh sáng đèn compact và ánh sáng đèn led trắng) và cường độ ánh sáng khác nhau (100 lx, 200 lx, 300 lx, 400 lx, 500 lx, 600 lx, 700 lx,800 lx, 900 lx, 1000 lx); thời gian chiếu sáng 12 h/ngày, nhiệt độ 25C, độ ẩm 80 - 90%. Ở mỗi loại ánh sáng và cường độ ánh sáng, bố trí ít nhất 30 bình, lặp lại thí nghiệm 3 lần. Theo dõi khả năng hình thành thể quả, kích thước, khối lượng của thể quả trong các lọ giá thể ở các loại ánh sáng và các cường độ ánh sáng khác nhau. Xử lí kết quả thu được. Kết luận loại ánh sáng và cường độ ánh sáng tối ưu nhất cho nấm phát triển, hình thành thể quả. 2.3. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nuôi cấy giống trên môi trường PDA. - Phương pháp nuôi cấy giống trong môi trường lỏng SDAY (Sabouraud Dextrose Agar plus Yeast Extract) thu hệ sợi và bào tử. - Phương pháp nuôi trồng tạo thể quả nấm C. militaris trên giá thể nhân tạo (nhộng và gạo lứt). - Phương pháp bảo quản chủng nấm. 2.4. Xử lí số liệu Số liệu thu được được xử lí bằng xác suất thống kê. Công thức tính giá trị trung bình của các chỉ tiêu: 30  ii ax = Trong đó: a - là kết quả đo của mẫu thứ i. 30 - số lượng mẫu nghiên cứu. x - giá trị trung bình của kết quả đo. Sai số trong kết quả đo được đánh giá theo công thức sau:  ii a - xm= 30 72 Kết quả cuối cùng thu được được viết thành dạng: x ±m . Số liệu thu được được xử lí trên phần mềm Iristat 4.0. 3. Kết quả và thảo luận 3.1. Một số kết quả bước đầu về nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng đến sinh trưởng, phát triển và hình thành thể quả của nấm Cordyceps militaris 3.1.1. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ tới khả năng hình thành thể quả của nấm C. militaristrên giá thể nhân tạo Các lọ giá thể đã lên hệ sợi được bố trí ở các nhiệt độ khác nhau: 7C, 15C, 20C, 25C, 30C, độ ẩm 80%, cường độ ánh sáng 500 lx, thời gian chiếu sáng 12 h/ngày. Kết quả nghiên cứu được thể hiện trong Bảng 1 và Hình 1. Bảng 1. Ảnh hƣởng của nhiệt độ tới khả năng hình thành thể quả của nấm C. militaris trên giá thể nhân tạo Các chỉ tiêu theo dõi Nhiệt độ (C) 7 15 20 25 30 Thời gian hình thành mầm thể quả sau khi ra sáng (ngày) - - 9 - 12 7 - 10 - Số lượng thể quả/lọ - - 122,86 ± 0,45 145,39 ± 0,61 - Khối lượng thể quả/lọ (g) 26,58 ± 0,74 35,43 ± 0,26 Kích thước thể quả (chiều cao x đường kính (mm)) - - 73,34 ± 0,75 × 3,37 ± 0,64 76,53 ± 0,41 × 3,46 ± 0,23 - Hình dạng thể quả - - Hình trụ hoặc phân nhánh Hình trụ hoặc phân nhánh - Màu sắc thể quả - - Vàng sậm Vàng sậm - Ghi chú: Dấu “-” thể hiện không quan sát thấy thể quả ở các mẫu nghiên cứu Hình 1. Thể quả nấm C. militaris ở các nhiệt độ khác nhau trên giá thể nhân tạo 7C 15C 20C 25C 30C 73 Dựa vào kết quả ở Bảng 1 và Hình 1, kết hợp với theo dõi quá trình hình thành thể quả, nhận thấy: ở 7C và 15C nhiệt độ thấp, hệ sợi nấm chuyển màu từ trắng sang vàng cam nhưng không hình thành mầm nhú thể quả. Ở 30C, sau 2 - 3 ngày ra sáng, hệ sợi nấm màu trắng chuyển sang màu cam nhạt. Tuy nhiên, do nhiệt độ cao không thích hợp cho hệ sợi nấm sinh trưởng và phát triển, hệ sợi nấm bị chết, không hình thành mầm nhú thể quả. Nhiệt độ phòng nuôi 20C, 25C thích hợp cho hệ sợi nấm sinh trưởng, phát triển và hình thành thể quả, sau 2 - 3 ngày ra sáng, hệ sợi nấm chuyển màu, thời gian hình thành mầm nhú thể quả ở 25C nhanh hơn ở 20C. Kích thước, khối lượng trung bình thể quả của nấm C. militaris khi nuôi ở 25C lớn hơn khi nuôi ở 20C. Như vậy, khoảng nhiệt độ thích hợp cho nuôi cấy tạo hệ sợi và hình thành thể quả nấm C. militaris là 20 - 25C, trong đó ở 25C là nhiệt độ tối ưu nhất. Kết quả của nhóm nghiên cứu cũng phù hợp với kết quả nghiên cứu của một số tác giả trước đây [3, 6]. 3.1.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm tới khả năng hình thành thể quả của nấm C. militaris trên giá thể nhân tạo Bảng 2. Ảnh hƣởng của độ ẩm tới khả năng hình thành thể quả của nấm C. militaris trên giá thể nhân tạo Các chỉ tiêu theo dõi Độ ẩm (%) 50 60 70 80 90 Thời gian hình thành mầm thể quả sau khi ra sáng (ngày) - 7 - 10 7 - 10 7 - 10 7 - 10 Số lượng thể quả /lọ - 8,50 ± 0,12 22,85 ± 0,34 146,60 ± 0,21 147,09 ± 0,61 Khối lượng thể quả/lọ (g) - 5,65 ± 74 11,58 ± 0,47 33,56 ± 0,64 34,69 ± 0,53 Kích thước thể quả (chiều cao × đường kính (mm)) - 41,75 ± 0,26 × 3,49 ± 0,11 57,22 ± 0,13x 3,47 ± 0,25 75,34 ± 0,56x 3,46 ± 0,85 75,47 ± 0,27x 3,46 ± 0,11 Hình dạng thể quả - Hình trụ, hình chùy, hoặc phân nhánh Hình trụ, hình chùy, hoặc phân nhánh Đa số thể quả có hình trụ, một số ít phân nhánh Đa số thể quả có hình trụ, một số ít phân nhánh Màu sắc thể quả - Vàng sậm Vàng sậm Vàng sậm Vàng sậm Ghi chú: Dấu “-“ thể hiện không quan sát thấy thể quả ở các mẫu nghiên cứu Các lọ giá thể đã lên hệ sợi được bố trí ở các độ ẩm khác nhau: 50%, 60%, 70%, 80%, 90%; nhiệt độ nuôi trồng 25C, cường độ ánh sáng 500 lx. Kết quả nghiên cứu được thể hiện trong Bảng 2 và Hình 2. Dựa vào kết quả theo dõi trong quá trình nuôi trồng thể quả ở các độ ẩm khác nhau kết hợp với số liệu Bảng 2 và Hình 2, nhận thấy độ ẩm của phòng nuôi ảnh hưởng rất lớn đến khả năng hình thành thể quả của chủng nấm nghiên cứu, cụ thể như sau: Ở độ ẩm 50%, không hình thành thể quả. Độ ẩm 60%, có hình thành thể quả nhưng số lượng thể quả trung bình/lọ không cao, kích thước và hình dạng của thể quả không đồng đều, thể quả có dạng hình trụ, hình cầu hoặc dạng khối u. Độ ẩm phòng nuôi là 70%, nấm hình thành thể quả tốt hơn so với 74 khi nuôi trồng ở độ ẩm 60%, số lượng thể quả trung bình/lọ, kích thước và hình dạng thể quả vẫn còn chưa đồng đều, thể quả thường có dạng hình trụ đôi khi phân nhánh, một số ít có dạng khối u. Hình dạng kích thước và màu sắc của thể quả tương đối đồng đều khi nuôi trồng tạo thể quả nấm trong phòng nuôi có độ ẩm 80 - 90%. Hình 2. Thể quả nấm C. militaris ở các độ ẩm khác nhau trên giá thể nhân tạo Như vậy, kết quả nghiên cứu cho thấy độ ẩm không khí trong khoảng 80 - 90%, thích hợp cho chủng nấm C. militaris sinh trưởng, phát triển và hình thành thể quả. Kết quả này cũng phù hợp với kết quả nghiên cứu của Fang và Zhang [3, 10]. 3.1.3. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của ánh sáng tới khả năng hình thành thể quả của nấm C. militaris trên giá thể nhân tạo * Kết quả nghiên cứu các loại ánh sáng khác nhau lên sự hình thành thể quả của nấm trên giá thể nhân tạo Các lọ giá thể đã lên hệ sợi được bố trí với cường độ ánh sáng 500 lx từ hai nguồn sáng riêng biệt là ánh sáng đèn compact và ánh sáng đèn led, nhiệt độ nuôi trồng 25C, độ ẩm 90%, thời gian chiếu sáng 12 h/ngày. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các loại ánh sáng đến khả năng hình thành thể quả của nấm C. militaris được được thể hiện trong Bảng 3 và Hình 3. Bảng 3. Ảnh hƣởng của ánh sáng đèn compact và ánh sáng đèn led trắng lên sự hình thành thể quả của C. militaris trên giá thể nhân tạo Các chỉ tiêu theo dõi Ánh sáng đèn compact Ánh sáng đèn led trắng Thời gian hình thành mầm thể quả sau khi ra sáng (ngày) 7 - 10 7 - 10 Số lượng thể quả/lọ 145,73 ± 0,21 80,63 ± 0,35 Khối lượng thể quả/lọ 33,54 ± 0,19 20,57 ± 0,28 Kích thước thể quả (chiều cao ×đường kính (mm)) 74,89 ± 0,03 × 3,43 ± 0,26 54,89 ± 0,18 × 3,49 ± 0,31 Hình dạng thể quả Hình trụ, một số ít phân nhánh Hình trụ, một số ít phân nhánh, hoặc có dạng khối u Màu sắc thể quả Vàng sậm Vàng nhạt 50% 60% 70% 80% 90% 75 Hình 3. Thể quả nấm C. militaris trên giá thể nhân tạo khi nuôi trồng trong điều kiện ánh sáng đèn compact và đèn led trắng Theo kết quả thu được ở Bảng 3 và Hình 3 ta thấy, lô thí nghiệm gồm các bình được chiếu sáng bằng đèn compact (500 lx) cho kết quả tốt hơn so với lô còn lại được chiếu sáng bằng đèn led trắng (500 lx) cả về hiệu suất, kích thước và khối lượng thể quả. * Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của cường độ ánh sáng lên sự hình thành thể quả của nấm C. militaris trên giá thể nhân tạo. Các lọ giá thể đã lên hệ sợi được đặt dưới ánh sáng của đèn compact với cường độ khác nhau: 100 lx, 200 lx, 300 lx, 400 lx, 500 lx, 600 lx, 700 lx, 800 lx, 900 lx, 1.000 lx. Nhiệt độ nuôi trồng 25C, độ ẩm 80 - 90%. Kết quả nghiên cứu được thể hiện trong Bảng 4 và Hình 4. Hình 4. Thể quả nấm C. militaris khi nuôi trồng ở các cƣờng độ ánh sáng khác nhau trên giá thể nhân tạo Đèn led trắng Đèn conpact 200lx 300lx 400lx 500lx 600lx 700lx 800lx 900lx 1000lx 100lx 76 Bảng 4. Ảnh hƣởng của cƣờng độ ánh sáng lên sự hình thành thể quả của nấm C. militaris trên giá thể nhân tạo Cường độ ánh sáng (lx) Các chỉ tiêu theo dõi Thời gian hình thành mầm thể quả (ngày) Số lượng thể quả /lọ Khối lượng thể quả /lọ (g) Kích thước thể quả (chiều cao × đường kính (mm)) Hình dạng thể quả Màu sắc thể quả 100 7 - 10 25,09 ± 0,18 14,07 ± 0,35 43,77 ± 0,52× 3,32 ± 0,02 Hình trụ đôi khi phân nhánh hoặc có dạng khối u Vàng nhạt 200 7 - 10 72,08 ± 0,73 21,05 ± 0,52 52,08 ± 0,08× 3,28 ± 0,03 Hình trụ đôi khi phân nhánh hoặc có dạng khối u Vàng nhạt 300 7 - 10 112,16 ± 0,20 28,33 ± 0,64 66,74 ± 0,03× 2,64 ± 0,03 Hình trụ đôi khi phân nhánh, một số ít có dạng khối u Vàng nhạt 400 7 - 10 129,50 ± 0,34 34,78 ± 0,02 74,08 ± 0,03 × 2,46 ± 0,02 Hình trụ đôi khi phân nhánh, hình dạng tương đối đồng đều Vàng sậm 500 7 - 10 147,71 ± 0,67 34,96 ± 0,21 75,10 ± 0,03 × 2,42 ± 0,02 Hình trụ đôi khi phân nhánh, hình dạng tương đối đồng đều Vàng sậm 600 7 - 10 148,01 ± 0,12 35,01 ± 0,37 76,63 ± 0,03 × 2,35 ± 0,02 Hình trụ đôi khi phân nhánh, hình dạng tương đối đồng đều Vàng sậm 700 7 - 10 146,35 ± 0,78 34,60 ± 0,75 76,14 ± 0,03 ×2,48 ± 0,02 Hình trụ đôi khi phân nhánh, hình dạng tương đối đồng đều Vàng sậm 800 7 - 10 145,67 ± 0,06 34,08 ± 0,32 75,48 ± 0,03 × 2,47 ± 0,02 Hình trụ đôi khi phân nhánh, hình dạng tương đối đồng đều Vàng sậm 900 7 - 10 151,36 ± 0,84 34,59 ± 0,83 76,02 ± 0,03 × 2,50 ± 0,01 Hình trụ đôi khi phân nhánh, hình dạng tương đối đồng đều Vàng sậm 1000 7 - 10 149,02 ± 0,70 35,44 ± 0,03 76,27 ± 0,03 × 2,48 ± 0,02 Hình trụ đôi khi phân nhánh, hình dạng tương đối đồng đều Vàng sậm 77 Dựa vào kết quả nghiên cứu ở Bảng 4 và Hình 4, nhận thấy khả năng hình thành thể quả của chủng nấm C. militaris NBRC 100741 có sự khác nhau ở các cường độ ánh sáng khác nhau, cường độ ánh sáng trong khoảng 500 – 1.000 lx là thích hợp nhất cho quá trình hình thành thể quả của nấm. Kết quả của thí nghiệm này cũng phù hợp với kết quả nghiên cứu đã công bố [1, 9]. Như vậy, khi nuôi trồng nấm C. militaris trong điều kiện nhân tạo, cần thiết kế phòng nuôi có cường độ ánh sáng 500 – 1.000 lx đảm bảo hiệu suất nuôi trồng. Những kết quả nghiên cứu bước đầu về sinh trưởng, phát triển và hình thành thể quả của nấm C. militaris trong điều kiện thí nghiệm cho thấy chúng có thể phát triển tốt ngoài tự nhiên ở những nơi có điều kiện khí hậu ẩm, mát, cường độ ánh sáng phù hợp. 4. Kết luận Trên giá thể nhân tạo, nấm C. militarissinh trưởng, phát triển và hình thành thể quả tốt nhất ở 25C, độ ẩm không khí 80 - 90%, cường độ ánh sáng 500 - 1.000 lx, thời gian chiếu sáng 12 h/ngày. Lời cảm ơn: Kết quả nghiên cứu này được hỗ trợ kinh phí từ đề tài nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ thuộc Chương trình Khoa học và Công nghệ trọng điểm cấp Nhà nước giai đoạn 2013- 2018 “Khoa học và Công nghệ phục vụ phát triển bền vững vùng Tây Bắc”. Mã số: KHCN- TB.03/13-18. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Chen Y. S., Liu B. L., Chang Y. N. (2011). Effects of light and heavy metals on Cordyceps militaris fruit body of growth in rice grain - based cultivation, Korean J Chem Eng., 28: 875 - 769. [2] Das S. K., Masuda M., Mikio S, (2010). Medicinal uses of the mushroom Cordyceps militaris: current state and prospects, Fitoterapia, 81: 961 - 968. [3] Fang H. Z., Zuo X. Z., Xiao X. M., Lu C.Y., Li W. J. (2011). Effects of Moisture Content and Temperature on Mycelium and Sporophore Growth of Cordyceps militaris, Guizhou Agricuitural Sciences, 39 (9): 110 - 113. [4] Gao S. Y., Wang F. Z. (2008). Research of commercialized cultivation technology on Cordyceps militaris, North Hortic, 9: 212 - 215. [5] Gu H. S., Liang M. Y., (1987). Study on the manual cultivation of Cordyceps militaris, Pharm Inf Bull, 5: 51 - 52. [6] Keawsompong S., Hung L. T., Hanh V. T., Sivichai S., Hywel-Jones N. L. (2009). Effect of temperature on Cordycepin Production in Cordyceps militaris, Thai J. Agric. Sci., 42 (2): 219 - 225. [7] Li J., Chen G. S., Fang Q. M., (2010). Comparative study on cultivated Cordyceps militaris and wild Cordyceps sinensis, Journal of Chengdu University, 33(3): 82 - 84. 78 [8] Panigrahi A., (1995). Fungus C. militaris infestation in the pupa of the tea pest Andraca bipunctata Walker, Environmental Ecology, 13: 942 - 946. [9] Sung J. M., Choi Y. S., Shrestha B., Park Y. J., (2002). Investigation on artificial fruiting of Cordyceps militaris, Korean Journal of Mycology, 30: 6 - 10. [10] Zhang J. Y., Wu K.L., Duan J., (2010). Influence of air permeability on growth of Cordycepsmilitaris, Guangdong Agricultural Science, 4: 45 - 47. EFFECTS OF TEMPERATURE, HUMIDITY AND LIGHT INTENSITY ON FRUIT FORMATION BY Cordyceps militaris Pham Van Nha, Do Hai Lan, Dang Xuan Hoang, Pham Thi Lan, Nguyen Thi Hong Hanh, Bac Thi Thu Tay Bac University Abstract: The effects of temperature, humidity and light intensity on fruit formation by Cordyceps militaris have been studied. Our results shows that the temperature at 25C humidity at 80-90% and light intensity at 500 – 1.000 lx are suitable environmental conditions for fruit formation by Cordyceps militaris. Keywords: Cordyceps militaris, Bombyx mori, fruit formation.