一、前人研究
(一)試驗宿主青剛櫟與兩種接種塊菌之介紹
本試驗中所選用之接種源,一為外來種塊菌-夏塊菌,原產地為歐洲如法國、
義大利等國家,宿主植物多屬櫟屬(Quercus spp.)的植物如橡樹(oak)、水青岡 屬(Fagus spp.)的山毛櫸(beech)等;此外,台灣固有種台灣塊菌,宿主則主要 為青剛櫟,與櫟屬同為殼斗科植物,為本土防火造林樹種。青剛櫟屬於殼斗科
(Fagaceae)椆屬(Cyclobalanopsis)(黃増泉,1993),為常綠闊葉喬木,高可達 20 公尺;樹皮淡褐灰色,多不開裂,小枝條有皮孔,但光滑無毛。葉互生,有時 叢生於小枝條的先端,呈長橢圓形,先端漸尖或呈短尾狀,葉緣上半部有鋸齒。
其木材堅韌呈淡黃褐色,心邊材區分明顯,彈力大,耐摩擦,常做為建築及車輛 用材;亦常栽培於庭園供觀賞用,樹皮及其殼斗富含單寧。廣泛分布於日本、韓 國、中國大陸與台灣,在本省普遍生長於低至中海拔約300~2000 公尺的山地(劉 棠瑞,1960)。青剛櫟之堅果呈長橢圓形,其種苞之鱗片合生成同心環帶,頗易辨 識;其常綠濃密之樹冠具有防風、遮蔭、防止噪音等功能,為良好之園林樹種;
以前更被養菇業者認為是香菇之上好段木(胡弘道等,1999)。基於青剛櫟上述之 優點,本試驗之宿主植物,選擇青剛櫟為塊菌菌根合成之對象。
台灣塊菌,子囊果直徑 2~10 公分,不規則球形或不規則橢圓形,暗褐至棕 黑色,表面具4~7 脊的金字塔形凸起,中間略呈凹陷,產孢組織暗褐~棕黑色,
具白色~黃褐至紫色的菌脈(veins)。子囊球形或長橢圓形,大小約 22~50 × 33
~55 μm,子囊柄基短,內具 2~4 個孢子。孢子暗褐色,橢圓形,大小約 12.5~
25 × 10~18 μm,表面具網狀的刺(spiny-reticulate),刺高 3 微米左右。子實體於 8 月底至 2 月生長於石灰質的青剛櫟林內(Hu, 1992)。夏塊菌,子囊果直徑 1.5
~5 公分,不規則球形或不規則橢圓形,淺棕色至黑色,表面有明顯 3~6 角小疣,
產孢組織初期為白色,成熟會變淡黃色或褐色。子囊不規則球形或橢圓形,大小 約40~72 × 55~88 μm,無子囊柄或短柄,內有 1~6 個孢子。孢子暗褐色或黃褐 色,不規則球狀或多角形,大小約7~15 × 6~12 μm,有厚壁,表面網狀不具刺,
子實體於5 月底至 10 月生長在橡樹林內(陳娟等,2005)。
(二)溫度對外生菌根菌之影響
菌根的形成是菌根菌與宿主植物(host plant),在一定的環境條件下所形成,
因此,宿主植物、共生菌根菌與環境條件,就成為菌根形成之三個最主要因子,
在菌根的形成過程中,三者之間相互依賴與制約,缺一不可。實際上,在每個因 子中,還包括有許多的附帶因子,就宿主植物而言,包括植物的品種或品系、不 同無性系或地理種源、植物年齡以及營養根系發育狀況等;就菌根菌言,則包括 菌種、菌株、繁殖體數量等;至於適宜的環境條件範圍則更廣,例如:土壤的養 分狀態、溫度、pH 值、溼度以及水分等(弓明欽等,1997)。此外,還有一些外 在因子如光照強度、人為土壤施肥與耕犁、人為皆伐、酸雨、噴藥與消毒,以及 重金屬污染等,均也影響著菌根菌的生長與形成(Az’con-Aguilar, 1981)。
每一種菌根菌皆有其最適宜生長之環境,與其各自較佳之忍受性與功能,
Bowen(1973)指出,彩色豆馬勃是一種能夠適應較廣範圍溫度之菌種,此外,有 菌索的菌根菌可增加根系之耐旱力。胡弘道(1990)指出,大部分的外生菌根菌,
其適宜之生長溫度約在8~27℃左右,但生長速率對於溫度之曲線形式,可能顯示 出明顯或不明顯的適宜溫度。Theodorou 與 Bowen(1970)則指出,pH 值影響培 養介質中菌根菌生長,不管是生長在一般或具有較強緩衝能力之介質,皆有一定 之影響力。Lahio(1970)則發現卷邊椿菇(Paxillus involutus)各品系之適宜 pH 值在3.1 與 6.4 之間,在適合的 pH 值中各品系之生長速率有很大的差異,且適宜 生長曲線之形式亦不相同。此外,胡弘道(1990)指出,對於大多數的外生菌根 真菌而言,偏酸性條件是合適的,一般最適宜的pH 值為 4~6。弓明欽等(1997)
亦指出,宿主之生長與養分吸收,受到菌根之質與量影響甚鉅,而菌根之質與量,
又以溫度及pH 值影響最大。大多數針對宿主與菌根菌間生長之研究,亦多以此二 因子為試驗之首要考慮。塊菌與此二因子間的關係,先前已有陳怡君(2004)針 對義大利白塊菌與不同pH 介質,對其菌根形成與苗木葉部大量養分元素效益作分 析與研究,惟溫度對塊菌菌根、宿主生長與養分吸收之關係等研究,至今仍付之 闕如。
早期 Theodorou 與 Bowen(1971)以黃色鬚腹菌(Rhizopogon luteolus)、點柄 乳牛肝菌(Suillus granulatus)與環乳牛肝菌(S. luteus)等,進行最適宜溫度試驗,
結果發現黃色鬚腹菌於20~25℃時生長最好,點柄乳牛肝菌 20℃生長最佳,環乳 牛肝菌為 25℃。Cline 等(1986)以彩色豆馬勃、土生空團菌(Cenoccoccum geophilum)、疣格菌(Teheophora terrestris)與點柄乳牛肝菌等四種外生菌根菌,
在各種外生菌根菌種間又有採集自不同緯度的分離株,並將四種外生菌根菌培養 於MMN 培養基中,分別置於 16、21、27、32 與 38℃等五種不同溫度,藉以瞭解 不同菌種、不同菌株間受溫度影響之生長效益。試驗結果顯示,彩色豆馬勃在21、
27、與 32℃時生長良好;土生空團菌在 21℃時生長良好,32、38℃下則幾乎呈現 無法生長的現象;疣格菌於27℃時生長最好,但 38℃無法生長;點柄乳牛肝菌生 長範圍從16~27℃,於 32℃時被限制,在 38℃時則完全無法生長。Moore 與 Peterson
(1992)以不同溫度(6、8、10、12、14、25℃),對於卷邊椿菇(Paxillus involutus)
產生菌核之影響作研究,他們指出有許多種類的真菌會形成菌核,而菌核是由菌 絲聚集所形成,並會形成黑色外皮,可以幫助真菌在養分逆境、乾旱與極限溫度 等不利環境中存活,其結果顯示 10℃時形成最大的菌核,這可能與養分從菌絲轉 移至菌核的速度有關,因為Cooke(1970)指出,在 10℃時對樁菇科(Paxillaceae)
真菌來講,養分從菌絲轉移至菌核的速度應該是最快之溫度,當菌核較小或未形 成時,則是養分的轉移速度變慢所致。此外,Wilcoxson 與 Subbarayudu(1968)
也表示菌絲的年齡,會影響養分從菌絲轉移至菌核的速度,因為新生長的菌絲養
分轉移速度快,進而產生最多的菌核,此觀點可解釋在Moore 與 Peterson(1992)
的試驗中,菌絲生長速度最大者為 10℃,此溫度亦是菌核生長量最大的試驗組。
在野外狀態,當土壤溫度呈低溫狀態時,應會對真菌菌絲產生誘導的機制,使其 產生菌核,惟這部分的研究仍無,因此無法取得相關資訊。Sanchez 等(2001)以 八種分離自地中海旁森林的外生菌根菌(Hebeloma edurum、Lactarius deliciosus、
Suillus luteus、Suillus granulatus、Rhizopogon roseolus、Suillus collinitus、Tricholoma focale、Tricholoma striatum),進行 5 種不同溫度(5、10、18、23、30℃)的生長 試驗,他們先以MMN 培養基固定 pH 値為 5.5 培養六星期後,再測量菌絲直徑生 長與菌絲乾重,結果顯示多數菌種在23℃時生長較佳,在所有菌種中,低於 18℃
的試驗組,菌落直徑生長與菌絲乾重方面均顯著較小,但在 30℃時則僅有兩種菌 種有生長現象(R. roseolus、S. collinitus)。此外,該研究亦指出,菌種對於溫度的 忍受度,與其原生地之溫度狀況有很大的關聯性。
在國內,則有洪玲玲(1977)於培養彩色豆馬勃與乳牛肝菌時,發現彩色豆 馬勃最適宜的生長溫度為28~36℃,乳牛肝菌則為 20℃生長最佳。許碧如(1987)
針對夏塊菌進行溫度、pH 値及葡萄糖濃度等,對於生長效益之研究發現,菌落生 長在30℃時最好。Hu 與 Liou(1995)以分離自八通關之松茸,進行 4 種不同溫度 之菌落直徑生長試驗,在經過 130 天的培養後,結果顯示松茸菌落之最適宜生長 溫度為20℃,但是隨著溫度升高至 25℃,或是下降至 15℃,均形成不利於菌落生 長之情形,且相互間呈顯著差異;此外,當溫度再升高至 30℃時則菌落完全無法 生長。但如果於實驗結束後,將菌絲菌落自30℃中移出,置於室溫(約 20~25℃)
中,經過七天之後菌絲即會再恢復生長活力。由Hu 與 Liou(1995)的試驗結果發 現,松茸應能在本省海拔800~1,000 公尺左右之生育地中生長良好,若在較低海拔 生長,出菇時間可以更為提早,更能提高其經濟價值;在本省低海拔之台灣二葉 松林份中雖未見松茸之子實體,惟經由其溫度生長試驗結果,可以針對其適宜的 生長條件作半人工繁殖。高嘉鴻(2005)以中果塊菌進行不同溫度的試驗後發現,
該菌種在15~30℃皆在其耐性範圍內,菌落生長效應最好的溫度為 25℃及 30℃。
許桂蓮(2007)將已分離成功的冬塊菌、印度塊菌、台灣塊菌、擬凹孔塊菌、黑 孢塊菌以及義大利白塊菌等六種塊菌,分別置於15℃、20℃、25℃、30℃及 34℃
的生長控制箱中進行培養,並以33、34、35 與 36℃作最高致死溫度試驗,藉以找 出各塊菌種間的最高致死溫度。結果顯示各菌落的生長直徑以 25℃時生長最佳,
34℃時則最差,其菌落生長優劣順序為 25℃℃20℃>30℃℃15℃>34℃。其中冬 塊菌在各溫度下,菌落生長均最佳且最快速,其他塊菌菌落在34℃時均停止生長,
35℃則為義大利白塊菌與印度塊菌菌落之最高致死溫度,36℃則是黑孢塊菌與台 灣塊菌之最高致死溫度。此外,胡弘道等(2008a、2008b)發現以 YpSs 培養基培 養台灣塊菌、印度塊菌、黑孢塊菌、義大利白塊菌與擬凹孔塊菌後發現,在台灣 塊菌與印度塊菌方面,菌落生長最適宜的溫度是以25℃最佳,最差的則是 33℃,
在黑孢塊菌、義大利白塊菌與擬凹孔塊菌方面,則是20 及 25℃最佳,最差同樣是 33℃。
(三)溫度對外生菌根族群與菌根菌子實體之影響
近年來,由於人類經濟活動頻繁,加上工業革命興起,致使全球氣候變遷,
全球暖化的現象與衍生出之問題層出不窮。溫室效應(greenhouse effect)造成氣 候急劇變遷,影響著全球的氣溫、降雨變化,使氣溫升高、海平面上升以及生態 系統失去平衡(Pendall et al., 2004);此外,有學者(Carter et al., 1995)指出,未 來50 年內,全球的平均氣溫會增加 0.3 ~ 3.6℃,這樣必然也會使土壤中的溫度增 加,進而影響到土壤中微生物,其中也包含菌根菌等的生育環境。
全球暖化的現象與衍生出之問題層出不窮。溫室效應(greenhouse effect)造成氣 候急劇變遷,影響著全球的氣溫、降雨變化,使氣溫升高、海平面上升以及生態 系統失去平衡(Pendall et al., 2004);此外,有學者(Carter et al., 1995)指出,未 來50 年內,全球的平均氣溫會增加 0.3 ~ 3.6℃,這樣必然也會使土壤中的溫度增 加,進而影響到土壤中微生物,其中也包含菌根菌等的生育環境。