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揭秘冬虫夏草第二章 冬虫夏草
  

冬虫夏草真菌是一种子囊菌,专性寄生于蝙蝠蛾幼虫。在其生活史中分有性和无性两个阶段,世代交替,相应称之为有性型和无性型。整个循环过程为子囊孢子萌发出芽管感染幼虫后,进入血淋巴形成虫菌体,营寄生生活,幼虫发病死亡前后,虫菌体发芽形成菌丝,进入腐生阶段,菌丝通过生长一方面在虫体头部分化成子实体,子实体再产生子囊孢子;另一方面菌丝长出体外产生分生孢子,体外的分生孢子可感染幼虫形成菌丝或直接形成菌丝。从子实体到子囊孢子形成为有性阶段;虫菌体、菌丝、分生孢子为无性阶段。在人工培养基、液体发酵等实际生产中使用的冬虫夏草菌种多为无性阶段[69-71]

 

一、冬虫夏草的生态环境

 

冬虫夏草主要生长于西藏、青海、四川、甘肃、云南等地的高山草甸地带,一般分布在海拔3600~5080m的高山绝顶以及雪线以上,气候特点是气温低、昼夜温差大、阳光强烈、紫外线强、无绝对无霜期。常见于光照比较充足、空气和土壤湿润的山地向阳背风的初生林或次生林。从垂直分布看,分布的下限为3000m,上限为5100m,平均高度为4500m左右。产区的平均气温为0.2~0.8,年降水量为556.7~651.3mm,气候具有明显的干季和雨季,属青藏高原型气候[20.21,22]

冬虫夏草的分布与冬虫夏草菌及其寄主昆虫蝙蝠蛾幼虫的分布密切相关,受海拔高度、植被、土壤结构、坡向、小气候、温度、光照、湿度及其它自然和人为因素的影响。严林(2001)研究认为影响虫草种群数量变动的主导因子是温度,其次是天敌和湿度[23]

1.1温度

每年11月到第二年的3月底,约4个多月处于冰冻期,天气寒冷,最低气温零下20多度,幼虫所处于冻土层中。4-10月为幼虫生长的季节,气温0-24度,幼虫活动最多的15cm处地温3-8度。虫草采收季节一般在5月初至6月底,海拔较低地段,因气温较高,虫草生长早,海拔较高处,因气温较低,虫草生长迟。

1.2湿度

本地区夏秋季节雨水充沛,土壤湿度大,加之表层草根致密,水分不易散失,保湿能力强,一般湿度在40-60%。土壤湿度还与地势有关,一般平凹地段大于陡坡地段。

1.3土壤

幼虫生存的土壤都是高山草甸型土壤。这类土壤的特点是来源于密集腐朽的草根,松软,粗糙,黑褐色,有机质含量高,在表层有5-10cm的草根盘结层,密布各种须状草根,厚度在20cm左右。有的下层连有棕色土壤,有的直接为砂卵石。土壤PH5.3-6

1.4植被

在海拔3000-3800植被结构为低矮的灌木,间有草地;3800-3900为草地;最顶端主要为石头,间有草地。植物有小叶杜鹃等,草地中植物的幼嫩的根须好像幼虫都能吃,尤其以食物珠芽蓼、角马等为多。绝大多数植物都叫不出名字。

1.5空气

高原地带空气稀薄,含氧量低,到海拔3800以上,人每向上走一步都感到呼吸困难,但这适合寄主昆虫的生长繁衍。另外,高原阳光强烈,紫外线强,这对地下昆虫影响不大,但对冬虫夏草子实体的成熟有重要作用。

 

二、冬虫夏草的分布

 

冬虫夏草是我国青藏高原的特有物种,分布地域局限在海拔3000以上的高山草甸,北起祁连山,南至滇西北高山,东至川西高原山地,西达喜马拉雅的大部分地区,包括青海、西藏、四川、云南、甘肃、贵州等地区。

青海产区冬虫夏草的数量和质量居全国之首,上世纪80年代,约占全国总产量的80%,分为玉树虫草、果洛虫草和黄南虫草三部分。玉树虫草多产于海拔4300-4800区域,虫草长度3-5cm,虫体粗壮、肥大、不空心,品质全国最佳。果洛虫草产于海拔4000以上,相较于玉树虫草,个体略小,大小不均匀,排第二,南黄虫草次之。

西藏大部分地区都有野生冬虫夏草分布,以那曲地区的品质最好。

四川产区主要分布在甘孜、阿坝、凉山三州少数民族居住地区。

云南主要分布于云岭山系、怒山山系、高黎贡山山系及乌蒙山系。

甘肃也有虫草分布,但个体较小,品质梢差。

据报道,贵州也有零星冬虫夏草分布。

 

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冬虫夏草分布图
 

三、冬虫夏草的形成过程

 

1、蝙蝠蛾幼虫感染冬虫夏草菌

蝙蝠蛾幼虫终生土栖生活,每年春秋两次蜕皮,皮肤既薄又易受伤。而冬虫夏草子囊孢子每年78月份成熟散落,与幼虫第二次蜕皮期吻合,是最好的天然感染时机。目前观点认为,冬虫夏草菌感染幼虫存在两条路径,一条是冬虫夏草菌子囊孢子粘附于刚蜕皮或表皮被摩擦损伤的幼虫体上或幼虫取食时子囊孢子随食物进入体内发芽后形成的芽管穿破体皮而感染[26],这是主要途径;第二条是冬虫夏草菌子囊孢子萌发或菌丝形成的分生孢子,被粘附于刚蜕皮或受伤幼虫的体表,有的被幼虫随食物吞食,因而造成感染;具体机制目前尚不清楚。

 

根据我们的试验研究,自然界以第一种方式的子囊孢子直接感染为主。我们在实验条件下,发现子囊孢子在早期萌发后,芽管可形成穿透钉结构,而穿透钉是虫生致病真菌的典型感染武器。

 

       

穿透钉示意图,和实际看到的区别是:显微镜下方向不一,螺旋部分的菌丝比示意图粗,

小菌丝稀少,螺旋底部和顶部相差较小。
 

蝙蝠蛾幼虫被冬虫夏草菌感染的自然百分率为2.6%~16.1 %,以 4~5龄期幼虫的感染率最高,约占总感染率的90%左右。有报道说,处于刚蜕去旧表皮而新表皮尚属初生阶段的4~5龄期幼虫最易被感染,6龄虫很少被感染,3龄以下幼虫不被感染。但我们的野外调查证实各龄幼虫均能感染,连蛹僵虫都采集到过,只是因为潜伏期长而没有3龄以下的僵虫而已。

 

2、僵虫的形成

冬虫夏草菌侵入虫体后,营寄生生活。菌体吸取虫体内的蛋白质、脂肪、体液作为自身营养以虫菌体的方式进行繁衍,虫菌体呈短棒状,显微镜下可见分隔,随淋巴液进入各器官,以至充满整个虫体体腔。

染病幼虫每年惊蛰至清明发病,约在10月份地温2-9时,虫菌体逐渐发芽,幼虫死亡,并由于虫菌体暴发性生长成菌丝充满整个虫体,最后菌丝密集成坚硬的组织而成为僵虫,僵虫体腔内消化道组织被菌丝挤成V形黑影。僵虫形成的过程为一个星期左右。人工培养的冬虫夏草无性型菌丝体位半透明状坚实的菌落,证明了冬虫夏草无性型菌丝体是构成僵虫的物质基础。

我们发现,不但幼虫阶段形成僵虫,而且还在化蛹后也可形成蛹僵虫。 

 


不同虫龄的没长膜皮的冬虫夏草僵虫

 

 
化蛹前形成的老熟僵虫这种僵虫不能形成膜皮和子实体
                                                                                                                                   

3、膜皮的形成及其功能

形成僵虫后,接着大量冬虫夏草无性型菌丝穿过体壁并包住周围的土壤颗粒,形成一薄层包住虫体的膜皮而进入腐生阶段。

我们的试验证实,膜皮是由冬虫夏草无性型菌丝体从毛囊处成簇穿过体壁后反副分支包住虫体周围的土壤颗粒而成。不是所有的僵虫能形成膜皮,如有皮肤病的皮肤很厚的幼虫、老熟僵虫、蛹僵虫因皮肤太厚或坚硬,菌丝不能穿透而无法形成膜皮。

           

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刚采挖出土的带膜皮的新鲜冬虫夏草

 

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膜皮被剥开后的状态
 

根据我们的分析,膜皮有重要的生物学功能,是腐生阶段获取氧分的物质基础。因冬虫夏草真菌为严格需氧菌,只有通过穿透体壁形成的菌丝膜皮吸取养分,才保证冬虫夏草处于成活状态,进一步形成子坐进行有性繁殖,从而维持冬虫夏草物种的循环。

根据我们的野外调查,没有形成膜皮的僵虫不能形成子实体完成有性繁殖的循环。其根本原因在于此种僵虫的菌丝体被包于体虫内部,由于幼虫尸体皮肤的阻挡,无法获取养分。

 

4、蝙蝠蛾幼虫长出子实体 

随着地温不断下降,僵虫僵化程度越来越高,并形成菌核。从僵化幼虫头部脱裂线“Y”处,开始长出子座。11月至次年2月份,地温极低,子座生长非常缓慢甚至停止生长。4月下旬地温升至5.5时,子座恢复生长。5月初,冰雪融化,土层解冻,子座钻出表土。出土的子座前几天生长最快,10-2 0 d子座呈现棕褐色,顶部可孕部开始膨大成圆柱状的子囊座,此时采挖的冬虫夏草虫体饱满,品质最好。

 

5、喷发子囊孢子完成有性繁殖

进入6月中旬,可孕部进一步膨大,所形成的子囊座内有许多子囊壳,子囊壳内有子囊,每一个子囊含有2-8个线性子囊孢子,虫体部分从尾部逐渐变软变空,从而失去了冬虫夏草的药用价值。25d后子座停止生长,48d后线形子囊孢子成熟[26]8-9月,子囊孢子成熟后50天左右子囊孢子开始弹射。子囊孢子飘浮在空中或散落地面,可再侵染又一代幼虫。此时虫体完全腐烂,子座也逐渐干扁倒下,完成一生。在高山草甸中,完成一个有性世代需352-379d

根据我们的研究成果,膜皮由体内冬虫夏草菌丝穿透体壁包裹土壤而成,有重要的生物学功能,为冬虫夏草腐生阶段提供氧份的重要组成部分,保证了冬虫夏草有性繁殖阶段的顺利进行。

 

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子囊孢子的喷发
 

冬虫夏草菌的生长发育主要受温度、湿度、光照和空气等环境因素的影响[33.34]。冬虫夏草菌是一种中、低温型菌类,温度对冬虫夏草子座的形成至关重要。菌丝生长繁殖的温度范围是5-22,最适宜为12~18,菌核和子座形成以1 0- 2 5为宜。冬虫夏草菌生长的最适湿度为80 %-95%,土壤湿度为 40 %-60 %,虫体内的湿度基本能满足冬虫夏草菌的生长要求,一般只需外界能保持虫体本身的湿度就行。冬虫夏草菌不需要很强的光照,以避光为好,后期子座发育以散光为好,但不能让太阳直晒。紫外光对嫩菌丝生长有抑制作用,但对子座生长发育后期即子囊孢子形成期极为有利。冬虫夏草菌菌丝生长阶段不需要很多空气,但当子座从虫体上长出时应增加空气,以利子座的生长[35.36.37.38]

 

四、冬虫夏草的形态特征

 

冬虫夏草可分为虫体和菌座两部分,全长912厘米。

自然情况下,虫体外覆盖有一薄层黑色的膜皮,由虫体内长出的菌丝包裹土壤形成,剥开磨皮可以看到白色的丝状菌丝,市场上看到的虫草都已经剥去了膜皮。膜皮可能与腐生阶段吸取养分有关,以维持形成子实体并完成有性繁殖过程,保证物种的延续。

虫体外形较完整,体内充实如僵死的老蚕,长约36厘米,粗约0.40.7厘米头壳红色,表皮呈深黄色至黄棕色,粗糙,背部有横皱纹,腹部有八对足,以中间四对较明显,头部三对不甚清楚,尾部一对隐约可见。背部有二三十个明显的环纹,近头部的环纹较细,身体部环纹以3环为一组,环纹间隔明显。虫体尾部像蚕尾,向内钩。虫体折断后,断面充实平坦,白色或发黄,断面可见肠腔形成的褐色或淡灰色的小马蹄形印迹。

冬虫夏草一般只有一条子座,呈细长的圆柱形,长4-7厘米,直径约0.3厘米,基部将虫体头部完全包裹。子座的表面是深棕色至棕褐色的,有细细的纵向皱纹,上部稍为膨大,顶端较尖、光滑。成熟的子坐可分为柄部、可孕部和不孕部三部分,可孕部为繁殖子囊孢子进行有性繁殖的场所。子坐质地柔韧,端面内心空虚,折断面纤维状,断面类白色。

冬虫夏草气味微腥,闻起来有一股香菇草味。

 

五、冬虫夏草的采收

 

 

蝙蝠蛾幼虫感染冬虫夏草菌后发病、死亡,在头年秋季成为僵虫并形成子坐原基后过冬,第二年冰雪融化后,子坐进一步发育生长,4月下旬左右长出地面,进入采收季节。

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采挖冬虫夏草的场景
 

冬虫夏草子坐的生长与气温和海拔相关。低海拔地区气温高,子坐生长较快,高海拔地区气温低,子坐生长较慢,因此随着海拔高度的上升,采挖冬虫夏草的时间逐步推迟。在子坐逐渐成熟的过程中,冬虫夏草的虫体部分也逐渐空化而干瘪,待子坐完全成熟后,冬虫夏草因品质下降而失去药用价值。

每年的采收季节通常从4月底到7月初,采收时间月40天左右。一般将冬虫夏草分为头草、二草、三草,按其药用价值来说,头草草短且虫体饱满,品质最好,二草次之,三草因虫体干瘪腐烂,药用价值低。

进入采挖期的冬虫夏草草部露出地面3-4厘米,虫体埋于土层约3-5厘米,采挖时只用小锄头或专用小铲入土10厘米左右撬起即可,取出虫草后,立即将草皮和土复位以尽量减少破坏草场,如不小心将虫草碰断,一般就地取干草梗在断端将虫草穿起,以保持原品相。

新挖出的虫草包一层膜皮,洗净泥沙并剥去膜皮后,僵虫表面呈米黄至棕色,置日光下晒至七八成干,称为散冬虫夏草。还可将其晒至全干,再用黄酒喷洒使之变软,然后整理平直,进行规整包装,提高档次。

冬虫夏草采挖场景非常壮观,但冬虫夏草的采挖工作非常辛苦,采挖人员需要从早到晚像寻找绣花针一样匍匐在草地上寻找,往往成果有限,一天能挖几十根就非常不错了,腰酸背疼不说,特别草地非常潮湿,容易引发关节疾病,必须预先做好防护。

 

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自然生长的冬虫夏草采挖后去除膜皮的冬虫夏草 

 

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采挖虫草的小锄头

 

冬虫夏草干品易虫蛀或经潮湿发生霉变,因此要放在密封、干燥、低温、防虫的地方储藏。一般将其用纸包好放入箱内或罐内,同时放置木炭、丹皮、花椒之类,也可内置一些生石灰,即可防潮防蛀。有条件的最好真空密封-20度冰箱保存。 

 

 

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