在珍稀食用菌的家族里，羊肚菌堪称“菌中贵族”，其独特的外形、鲜美的口感和公认的药用价值让它身价不菲。自2012年大田栽培技术在中国取得突破后，羊肚菌产业迅速扩张。然而，随着种植面积激增，一个棘手的难题浮出水面——“连作障碍”。同一块地连续种植羊肚菌，产量会越来越低。科学家们发现，土壤酸化、致病菌（如镰刀菌）和优势真菌（如球毛壳菌）增多、以及土壤中积累的化感物质（如4-香豆酸）对羊肚菌的毒性效应，都是造成这一困境的元凶。

传统的育种手段想要解决上述问题已显得力不从心。科学家们把目光投向了自然界中微生物与真菌奇妙的共生关系。他们注意到，在羊肚菌生长的土壤里，存在着一个核心的微生物群落，其中一类名为土地杆菌（Pedobacter）的细菌频繁出现。这暗示着，它们可能是羊肚菌的“好朋友”。结合对真菌内共生细菌互作关系的长期研究，以及一些羊肚菌与“伴生细菌”复杂关系，作者们大胆的猜想：将这些细菌转入羊肚菌细胞内，有可能增加羊肚菌的抗性，进而提升产量。

图 项目整体实验设计路线图

基于这个思路，研究团队首先从羊肚菌生长的土壤中分离筛选出一株特殊的细菌——土地杆菌DDGJ（Pedobacter sp. DDGJ）。这株细菌特殊之处在于：

1、温和的“敲门砖”：它具有微弱的几丁质酶（分解真菌细胞壁的主要成分之一的能力）。这像一把“温柔的钥匙”，可能有助于它进入真菌细胞而不造成严重破坏。

2、促生长伙伴：实验室里，当它与羊肚菌菌丝共同培养时，羊肚菌的菌丝长得更快、更健壮，生物量显著增加，说明它对羊肚菌生长有益。

3、身份特殊：基因分析（16S rDNA测序、基因组比较、DNA杂交和平均核苷酸一致性分析）强烈提示，DDGJ可能是土地杆菌属下的一个新种。

关键突破来了！ 研究人员没有停留在让细菌和真菌在培养皿里“做邻居”，而更进一步：让这株有益的细菌直接住进羊肚菌的细胞内部，形成更紧密的“内共生”关系！

研究组采用了一种巧妙而相对自然的“对峙培养法”：将DDGJ细菌划线接种在培养基一侧，将羊肚菌菌块（来自三个主栽品种：M. sextelata 13, M. eximia SM, M. importuna Y2）接种在距离细菌约2厘米的另一侧。经过一段时间的共同培养，神奇的事情发生了：有益细菌“入住”羊肚菌细胞内部，研究组对这种“入住”进行了系统的证实：

1、PCR检测：在人工内共生的羊肚菌菌丝里，同时检测到了羊肚菌自身的交配型基因和细菌的16S rDNA片段。

2、绿色荧光蛋白标记：给DDGJ细菌装上“绿色小灯”（gfp基因），在激光共聚焦显微镜下，清晰地看到发着绿光的细菌细胞存在于羊肚菌菌丝细胞的细胞质内。

3、冷冻制样+高分辨电镜：更直观地拍摄到细菌细胞安稳地“住”在羊肚菌菌丝细胞内部。

这标志着人工内共生体系成功建立！携带DDGJ细菌的羊肚菌新菌株被命名为P-13, P-SM, P-Y2。

图 羊肚菌菌丝细胞内的土地杆菌

内共生带来的好处远超预期：

1、生长潜力倍增：在正常培养条件下（16°C, 20°C, 24°C；pH 6, 7, 8），内共生菌株的菌丝生长速度和生物量都显著高于它们的“父母”（原始菌株）。

2、抗逆性飞跃：

抗化感物质：面对连作障碍的关键毒素4-香豆酸，内共生菌株的耐受性显著增强，在高浓度下仍能保持较高的生物量。

抗病原菌：在对抗羊肚菌的致病菌——尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）和土壤优势竞争菌——球毛壳菌（Chaetomium globosum）的“擂台赛”（对峙培养）中，内共生菌株展现出了更强的“战斗力”，能更有效地限制对手的生长空间。

3、产量大提升：这才是最终目标！在河南荥阳、民权、栾川三地的实地种植试验中，内共生菌株的表现令人振奋：

播种后，土壤表面形成的“菌霜”（羊肚菌的无性孢子，反映地下菌丝网络强弱）更浓密。

刺激出菇后，原基（小菇蕾）和幼小子实体的密度显著增加。

最终，内共生菌株的总产量显著高于它们的原始亲本菌株，最高产与对照相比增加了2倍多，达2200g/平方。

图 三个不同基地的三种羊肚菌菌株与亲本的产量比较

这项研究的价值何在？

它为破解羊肚菌产业发展的瓶颈——连作障碍，提供了一把全新的“钥匙”。通过人工引入特定的有益细菌（如土地杆菌DDGJ）与羊肚菌形成内共生关系，科学家们成功培育出了一类具有高产潜力和强大抗逆性（抗病、抗毒素、适应不同环境）的新型羊肚菌菌株。这种“人工内共生育种”技术，不依赖传统的基因改造，而是巧妙地利用自然界的共生原理，为羊肚菌乃至其他经济作物的品种改良开辟了一条充满希望的新路径。

当然，DDGJ细菌如何在羊肚菌细胞内稳定“安家”？双方如何“沟通合作”？这些内在的分子机制仍需更深入的探索。但这项成果无疑照亮了羊肚菌产业可持续发展的未来——让珍贵的羊肚菌在人类的智慧助力下，生长得更健康、更丰产。

参考文献：

Zhang, W., M. Cao, Q. Yin, et al. 2025. “ Artificial Endosymbiosis of Pedobacter sp. DDGJ Boosts the Growth Potential, Stress Resistance and Productivity of Morchella Mushrooms.” Microbial Biotechnology 18, no. 7: e70197. https://doi.org/10.1111/1751-7915.70197.