Vliv vybraných vlastností substrátů na ontogenezi pěstovaných dřevních hub

Ing. Lucie Wiesnerová

Doctoral thesis

Influence of substrate qualities on ontogenesis of cultivated woody mushrooms

Abstract:

Houby jsou ceněny pro své ekonomické a ekologické vlastnosti a jsou zdrojem bohatým na živiny. Jedněmi z těchto druhů jsou Pleurotus ostreatus (hlíva ústřičná) a Hericium erinaceus (korálovec ježatý). Navzdory jejich hospodářskému významu je taxonomická identita izolátů běžně pěstovaných druhů Pleurotus spp. (Asie, Evropa a Severní Amerika) nejasná. Zatímco Pleurotus eryngii a Pleurotus pulmonarius jsou taxonomicky dobře vymezeny, označení Pleurotus ostreatus je někdy zaměněno s Pleurotus florida nebo Pleurotus cornucopiae. Divoké a kultivované izoláty Pleurotus ostreatus byly podrobeny fylogenetické analýze, AMOVA, testu populační diferenciace a měření kardinálních teplot. Byly zjištěny dvě geneticky oddělené skupiny (OA a OB) s omezeným vzájemným genovým tokem. Zatímco skupina OA zahrnuje především volně žijící izoláty, skupina OB je geneticky variabilnější skupina kultivovaných izolátů nejasného geografického původu. Vymezení obou skupin potvrzují tři genetické markery (ITS, TEF1 a RPB2). Genetické rozdíly potvrzuje i rozdílná rychlost růstu obou skupin. Pleurotus ostreatus a Hericium erinaceus lze pěstovat na různých lignocelulózových odpadech. Optimální růst je ovlivněn nejen skladbou substrátu, ale také množstvím vody, které substrát obsahuje. Kultury Pleurotus ostreatus a Hericium erinaceus byly kultivovány na substrátu ze slaměných pelet s různých počátečním obsahem vody (60 %, 65 %, 70 %, 75 %). V průběhu kultivace byly sledovány parametry, jako je změna obsahu vody a pH v substrátu, růst mycelia, biologická efektivita substrátu a enzymatická aktivita. Na základě výsledků bylo zjištěno, že jako optimální vlhkost substrátu pro růst mycelia a výnos plodnic je pro Pleurotus ostreatus vhodné rozmezí 65 – 70 % vlhkosti substrátu, zatímco pro Hericium erinaceus je toto rozmezí 70 – 75 % vlhkosti substrátu. V případě enzymatické aktivity bylo dosaženo vyšších hodnot u substrátů s vyšší vlhkostí. Aktivita hydrolytických enzymů v průběhu kultivace stoupá, zatímco aktivita ligninolytických enzymů se v průběhu času u většiny variant snižovala. Tyto houby jsou pěstovány nejen za účelem sklizně plodnic, ale také z důvodu produkce ligninolytických a hydrolytických enzymů, které mohou být dále využity v biotechnologiích, jako jsou mykoremediace. V experimentu s kultivací Pleurotus ostreatus v půdě kontaminované polycyklickými aromatickými uhlovodíky (PAH) bylo zjištěno, že přítomnost hub výrazně zvyšuje množství odstraněných PAH v půdě. Stejně tak použití houbového substrátu v kombinaci s kukuřicí významně zvýšilo množství biomasy hub a enzymatickou aktivitu v půdě. Tyto přístupy by mohly být slibnými strategiemi bioremediací pro půdy kontaminované PAH.

Abstract:

Mushrooms are valued for their economic and ecological properties and are a source rich in nutrients. Some of these species are Pleurotus ostreatus and Hericium erinaceus. Despite their economic importance, the taxonomic identity of the isolates of commonly cultivated Pleurotus spp. (Asia, Europe and North America) is unclear. While Pleurotus eryngii and Pleurotus pulmonarius are taxonomically well defined, the common name Pleurotus ostreatus is sometimes confused with Pleurotus florida or Pleurotus cornucopiae. Wild and cultivated isolates of Pleurotus ostreatus were subject of phylogenetic analysis, AMOVA, test of population differentiation and cardinal temperature measurements. Two genetically separate groups (OA and OB) with limited gene flow between them were found. While the OA group mainly includes wild isolates, the OB group is a more genetically variable group of cultivated isolates of unclear geographical origin. The distinction between the two groups is confirmed by three genetic markers (ITS, TEF1 and RPB2). The genetic differences are also confirmed by the different growth rates of the two groups. Pleurotus ostreatus and Hericium erinaceus can be grown on different lignocellulosic wastes. Optimal growth is influenced not only by the substrate composition but also by the amount of water the substrate contains. Cultures of Pleurotus ostreatus and Hericium erinaceus were cultivated on straw pellet substrate with different initial water contents (60 %, 65 %, 70 %, 75 %). Parameters such as the change in water content and pH of the substrate, mycelial growth, biological efficiency of the substrate and enzymatic activity were monitored during cultivation. Based on the results, it was found that the optimum substrate moisture for mycelial growth and yield for Pleurotus ostreatus is between 65-70 % water content in substrate, while for Hericium erinaceus this range is 70-75 % water content in substrate. In the case of enzymatic activity, higher values were obtained for substrates with higher moisture content. The activity of hydrolytic enzymes increased over time during cultivation, while the activity of ligninolytic enzymes decreased over time for most variants. These fungi are cultivated not only for the harvesting of fruiting bodies but also for the production of ligninolytic and hydrolytic enzymes that can be further used in biotechnologies such as mycoremediation. In an experiment with cultivation of Pleurotus ostreatus in soil contaminated with polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), it was found that the presence of fungi significantly increased the amount of PAHs removed in the soil. Similarly, the use of fungal substrate in combination with maize significantly increased the amount of fungal biomass and enzymatic activity in the soil. These approaches could be promising bioremediation strategies for PAH-contaminated soils.

Keywords

Pleurotus ostreatus, Hericium erinaceus, enzymatická aktivita, substrát

Keywords

Hericium erinaceus, enzymatic activity, substrate, Pleurotus ostreatus

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 1. 3. 2023

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Bc. Martin Koudela, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Doctoral programme:
Crop Science