藥用植物育種研究進展

摘要 綜述了近年來我國在藥用植物育種方面所取得的研究進展，并就研究前景進行了展望。

關鍵詞 藥用植物；育種；進展

中圖分類號 S567 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）25-08558-02

Abstract Research progress on medicinal plants breeding in recent years was reviewed， and prospects of medicinal plants breeding were discussed.

Key words Medicinal plants； Breeding； Progress

中醫藥作為我國醫學上的一朵奇葩，越來越受世界各國的認識和重視。目前，隨著人民生活水平的不斷提高及健康意識日益增加，對天然藥物需求日漸高漲。與化學藥物毒副作用相比，中藥作用少且具有獨特的療效，因而倍受關注。藥用植物質量的優劣直接影響到中藥系列產品的質量和療效[1]。由于對野生藥用植物資源過度依賴，野生藥用植物資源現已急劇減少甚至瀕臨滅絕；另外，長期人工栽培生產只種不選，品種退化及混雜現象嚴重，造成藥材的質量和產量下降，因此有必要進行優良品種選育和提純復壯工作[2]。筆者就藥用植物所采用不同的育種方式所取得的育種研究進展及發展趨勢進行綜述。

1 利用常規育種取得的成果

常規育種（traditional breeding）主要包括選擇育種、有性雜交育種（又稱組合育種或重組育種）、雜種優勢育種、物理及化學誘變育種、離體組織培養育種（包括花藥及花粉單倍體育種、原生質體融合或體細胞雜交等）、多倍體育種[3-4]。目前，藥用植物育種仍以常規育種為主。

1.1 選擇育種

選擇育種（selection breeding）是通過人工選擇的方法從自然變異個體中選擇出優良個體，培育新品種[5]。山東省農業科學院藥用植物研究中心以山東地方品種為基礎，經多年混合選擇和群體改良，培育出高產優質的桔梗新品種魯梗2號，桔梗皂苷含量達13%，且具有耐寒、耐旱、豐產性能好等特性[6]。桐鄉市農業技術推廣服務中心和浙江中信藥用植物種業有限公司聯合開展了杭白菊新品種選育，育成了早熟、高品質杭白菊新品種金菊2號，具有熟期早、分枝力強、花朵緊湊、品質優、商品性和豐產性好，適宜浙江省菊花產區種植[7]。安徽省太和縣高效農業開發研究所經過6年選育出了藥食兼用太桔1號新品種，該品種生長勢旺、抗倒伏、抗病力強，增產幅度畝產高達2 250 kg，比普通品種增產20%～50%[8]。但由于植物固有的生長周期影響選擇育種周期，加之遺傳背景復雜，大大影響選擇育種進程。

1.2 雜交育種（cross breeding）

雜交育種是通過人工雜交，將2個或2個以上親本的優良性狀通過交配集中在一起，繼而從分離的后代群體中經過人工選擇和培育，最終獲得新品種的育種方法[4-5，9]。

吳才祥等通過天麻遠緣雜交，培育出在產量和質量上均具有雜種優勢的新品種[10]。王錦秀等為培育大果粒枸杞新品種，采用枸杞與番茄雜交育種，獲得2個已開花結果的雜交株系[11]。王秋穎等通過天麻品種之間多年的正交及反交試驗，培育出了3個高產品種，其中2種遺傳穩定性強，天麻個數和產量比雙親有較大提高，可大面積推廣栽培[12]。該方法雖然是目前主要的育種手段，但雜交進程緩慢，且不同種屬間雜交難度大。

1.3 誘變育種（mutation breeding）

誘變育種是利用物理或化學方法處理目標植物，使遺傳物質DNA發生突變，然后篩選出符合育種目標的突變株，用于生產實踐或科學研究。

1.3.1

輻射誘變。主要包括射線誘變和空間誘變等。賈彩鳳以江蘇產地金蕎麥根莖進行60Co γ射線輻射，獲得紅莖突變株[13]。沈曉霞等利用60Co γ射線處理薏苡干種子，結果表明薏苡干種子誘變適宜劑量為450 Gy，射線對幼苗生長有明顯的抑制作用，具有較強的誘發葉綠素突變的能力[14]。唐寧采用60Co γ射線輻射白術二倍體及多倍體E72株系，初步選育出一個長勢好且產量高的變異植株[15]。王志芬等利用60Co γ射線處理菘藍種子，結果表明在300～2 100 Gy劑量范圍內對種子的出苗率、幼苗生長、開花株率、可育株數及單株結籽量均產生影響[16]。

1.3.2

空間誘變。它是利用太空環境（如宇宙射線、超重力、微重力、高真空、弱地磁場等）使植物DNA產生變異[17]。王志芬等利用我國第二十顆返地式衛星搭載丹參種子，提高種子的出苗率，促進了幼苗的生長發育，顯著增加了地上的分支數和主果穗長度，提高了根鮮重[18]。山東銀香偉業生物工程公司對黃芩、甘草、決明、桔梗等6種中藥材種子進行航天環境誘變研究[19]。

1.3.3

化學誘變。它是采用化學誘變劑（如烷化劑、堿基類似物、疊氮化合物等）處理目標植物種子、花粉等部位，使后代產生遺傳性變異，并對變異后代進行鑒定和選育，獲得變異新品種。李秀蘭等利用秋水仙堿處理未成熟的白花丹參種子獲得同源四倍體，然后與二倍體丹參進行雜交，轉育成三倍體丹參[20]。劉竟飛等利用秋水仙素處理已鑒定為丹參雜交種F1代，獲得丹參異源四倍體植株[21]。李桂雙等利用秋水仙素處理黃芩種子和黃芩愈傷組織，獲得一批黃芩多倍體育種材料[22]。

1.4 植物組織培養（plant tissue culture）

植物組織培養是一種將目標植物的組織或器官進行消毒后，置于含不同激素的無菌培養基中進行培養，使之生長或再生的方法。張曉麗等對藥用植物青天葵懸浮細胞培養方法進行條件優化，結果表明在MS培養基上生長的培養物生長狀況最好，在KC、N6培養基上的生長狀況較差不能滿足青天葵愈傷組織正常生長的需要[23]。黃浩等在藥用植物紅大戟誘導培養研究方面表明，在MS培養基中添加6BA 2.0 mg/L+NAA 0.4 mg/L 效果較好，不僅可誘導出愈傷組織，還可直接分化芽[24]。潘穎南等建立了藥用植物牛大力組織培養體系[25]。謝曉亮通過脫毒技術獲得了脫毒丹參，脫毒丹參產量明顯提高，脫毒丹參藥用成分丹參酮ⅡA含量比《藥典》0.2%標準提高了88%，比對照提高了95.8%[26]。王海麗建立了三葉半夏的脫毒體系并獲得了脫除2種病毒的脫毒苗，與未脫毒苗相比，脫毒苗塊莖平均鮮重為0.325 g，脫毒后塊莖鮮重增加32.11%[27]。

2 利用分子育種取得的成果

分子育種就是運用分子生物學技術，通過直接手段或間接手段從分子水平上選育新品種的途徑，包括基因工程育種和分子標記輔助育種。

2.1 基因工程育種（genetic engineering breeding）

基因工程育種是將外源目的基因通過體外重組后導入受體細胞內，使這個基因能在受體細胞內復制、轉錄、翻譯表達，通過篩選獲得所需育種目標性狀。王躍華等利用發根農桿菌Ri1601和ATCC15834誘導青蒿，建立了青蒿毛狀根的誘導體系[28]。余家平等利用發根農桿菌A4誘導甘薯西蒙1號，經高效液相色譜證實毛狀根中含有0.037 92 mg/g的咖啡酸[29]。周延清等利用發根農桿菌15834菌株感染懷地黃，其中1個轉化毛狀根克隆的梓醇含量為0.557 mg/g，是鮮地黃梓醇含量的48.5%，是生地鮮重梓醇含量的18%[30]。

2.2 分子標記輔助育種（molecular marker assisted breeding）

分子標記在藥用植物的鑒定、遺傳多樣性等方面運用較多。管志斌等應用ISSR分子標記研究傣藥“傣百解”原植物等9種云南產牛奶菜屬植物種間親緣關系，表明ISSR結果支持傣百解為牛奶菜屬植物[31]。周春娥等采用相關序列擴增多態性（SRAP）分子標記對23種不同懷地黃種質資源進行遺傳多樣性分析，有13對引物全部擴增出多態性條帶，多態性引物比率達91.71%[32]。朱爽等以核糖體轉錄間隔區（rDNA ITS）序列為分子標記，對1種華鉤藤植物進行遺傳分析與分子鑒定，結果表明樣品的rDNA ITS 區序列長度為719 bp，序列分析結果顯示其與 Genbank 中已有的華鉤藤rDNA ITS 區序列之間相似性達99.4%[33]。蔣超等通過EST來源的SSR引物jp.ssr4、jp.ssr64、jp.ssr65鑒別金銀花的原植物忍冬，可區分其和變種紅白忍冬及偽品山銀花的來源植物紅腺忍冬、灰氈毛忍冬、華南忍冬、黃褐毛忍冬[34]。牛憲立等以rDNA ITS區的通用引物對3種紅樹rDNA ITS區進行nPCR擴增及測序，結果表明不同來源的藥用紅樹植物的rDNA ITS序列上存在擴增堿基差異，rDNA ITS測序結果可作為鑒定藥用紅樹植物種質資源的分子標記之一[35]。

3 展望

我國是藥用植物生產大國、出口大國和消費大國，隨著人們對天然藥物需求日漸高漲，對野生藥用植物的過度采挖而不撫育，甚至到了瀕臨滅絕的程度。因而如何在短期內培育出藥材品質和產量大幅提高的優良品種是緩解和保護野生藥用植物資源的關鍵問題。藥用植物育種家們經過多年潛心育種研究，已培育出一些藥用植物新品種。但由于藥用植物自身特性，通過常規育種手段所需周期長，成為常規育種的瓶頸。DNA分子標記技術不受環境、個體等影響，具有多態性強、準確率高、特異性強等特性，已成為遺傳育種學及分類學等研究的重要手段。但DNA分子標記在藥用植物方面投入的人力物力非常有限，對試驗條件和技術要求較高及缺乏數據分析的統一標準，限制其在生產收購一線的推廣應用。隨著分子生物學研究的不斷發展，分子標記輔助育種與常規育種技術相結合，相信在不久的將來，能大大縮短藥用植物育種周期，提高育種效率。

目前，藥用植物育種研究主要停留在大田農藝性狀、生理生化及藥用有效成分等方面的初步研究，在性狀遺傳穩定性及次生代謝物變化機理研究較少，尤其在藥用植物主效成分的生物合成及遺傳調控研究極為薄弱。因此深入研究藥用植物主效成分生成和遺傳調控機理，對提高中藥材主效成分及產品的質量起著關鍵作用。

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