我國(guó)航天紫花苜蓿研究現(xiàn)狀及應(yīng)用展望

摘 要：我國(guó)航天誘變選育的紫花苜蓿新品種在遺傳規(guī)律、活性成分含量、生產(chǎn)性能等方面均具有優(yōu)越性，其育種特性和部分生物活性成分已經(jīng)展開了初步研究。本文對(duì)該植物的后代育種和主要生物活性成分的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，并對(duì)其廣闊的應(yīng)用前景提出展望。

關(guān)鍵詞：航天紫花苜蓿；研究；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：S816.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C 文章編號(hào)：1001-0769（2017）08-0090-04

作為“牧草之王”的苜蓿，具有品質(zhì)好、營(yíng)養(yǎng)豐富、產(chǎn)草量高、適口性好、易于家畜消化等優(yōu)點(diǎn)，已被眾多學(xué)者研究。航天育種具有變異頻率高、有益變異多、幅度大、穩(wěn)定性強(qiáng)、優(yōu)勢(shì)明顯等優(yōu)點(diǎn)[1]，開始越來(lái)越受到關(guān)注。自1994年起，我國(guó)衛(wèi)星（如神州3、4、5號(hào)和實(shí)踐8號(hào)）陸續(xù)進(jìn)行了草的搭載，其中就包括紫花苜蓿。2014年，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蘭州畜牧與獸藥研究所與其他相關(guān)單位聯(lián)合攻關(guān)，利用航天誘變育種技術(shù)，成功地培育出了“航苜1號(hào)”紫花苜蓿牧草新品種。該品種基本特性是優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)，表現(xiàn)為多葉率高、產(chǎn)草量高、營(yíng)養(yǎng)含量高的特性。但是，目前國(guó)內(nèi)對(duì)于航天育種紫花苜蓿營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和有效成分提取分離的相關(guān)研究仍然較少，對(duì)其在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用結(jié)果更是鮮有報(bào)道。本文對(duì)我國(guó)培育出的航天紫花苜蓿中所含主要活性成分的研究進(jìn)展及其應(yīng)用前景進(jìn)行簡(jiǎn)要綜述，旨在為拓展航天紫花苜蓿中有效成分的提取提供參考，以期能高效利用新品苜蓿資源。

1 育種后代研究

1.1 遺傳及生理特性

馮鵬[2]、馬學(xué)敏[3]研究了以地面生長(zhǎng)的紫花苜蓿（“實(shí)踐8號(hào)”衛(wèi)星搭載）第3年植株為對(duì)象，通過在不同生育期對(duì)相關(guān)物質(zhì)測(cè)定分析，主要有葉綠素、可溶性糖、蛋白質(zhì)、保護(hù)酶活性等，探討空間誘變對(duì)植株葉片生理特性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：（1）搭載種子的含水量不同，其對(duì)紫花苜蓿葉綠素含量和植株光合特性存在影響。當(dāng)種子含水量達(dá)13%～17%時(shí)，當(dāng)代誘變趨向于高產(chǎn)量變異，且誘變幅度大。（2）對(duì)于水分含量不同的種子，經(jīng)空間誘變處理后所發(fā)生的變異方向及變異幅度都不相同。含水量為13%～17%時(shí)，正誘變。在分枝期，葉綠素a含量（對(duì)應(yīng)含水量13%）比對(duì)照增加了37.08%；葉綠素b含量比對(duì)照增加了20.95%；葉綠素含量比對(duì)照增加了32.53%。顯然，在分枝期時(shí)，空間誘變對(duì)葉綠素a含量影響較大，且表達(dá)效果明顯。

楊紅善[4]等首先研究了“航苜1號(hào)”第1代植株的基因變異情況及其連續(xù)4代的遺傳穩(wěn)定性。研究表明，搭載后第1代（SP1）與搭載前原品種（CK）相比，基因組DNA擴(kuò)增出不同的差異帶，并且該差異帶在SP2、SP3和SP4代中穩(wěn)定遺傳。楊紅善[5]等后續(xù)以“神舟三號(hào)”飛船搭載的4種紫花苜蓿材料——德寶、德福、阿爾岡金、三得利為對(duì)象進(jìn)行變異特性研究。結(jié)果表明，經(jīng)航天誘變后，不同品種表現(xiàn)出不同的突變類型：德寶、德福以生長(zhǎng)速度較為顯著；三得利以多葉變異較為顯著；德福以葉面積增大較為顯著。可見，航天誘變與品種自身特性相關(guān)聯(lián)，并非盲目、無(wú)規(guī)律地變異。楊紅善[6]還驗(yàn)證了“航苜1號(hào)”的生產(chǎn)性能，試驗(yàn)結(jié)果表明：“航苜1號(hào)”葉量比對(duì)照（普通優(yōu)質(zhì)紫花苜蓿）增加了5.72%；干草產(chǎn)量（14 237.5 kg/hm2）比對(duì)照提高了13.26%；開花初期，第1茬草粗蛋白質(zhì)含量為20.08%，高于對(duì)照2.97%，第2茬草為18.42%，高于對(duì)照5.79%；18種必需氨基酸含量為12.32%，高于對(duì)照1.57%；微量元素明顯優(yōu)于對(duì)照品種。另外，分析表明，多葉率與產(chǎn)草量、粗蛋白、氨基酸總量的相關(guān)性呈顯著正相關(guān)。

1.2 技術(shù)方法

范潤(rùn)鈞[7]等在篩選出航天搭載紫花苜蓿第1代突變單株的基礎(chǔ)上，對(duì)后續(xù)世代高品質(zhì)選育工作進(jìn)行展望，并提出建議和方法。根據(jù)“田間性狀調(diào)查選材→DNA的提取→SSR引物的篩選→SSR-PCR擴(kuò)增→瓊脂糖凝膠電泳→聚丙烯酰胺凝膠電泳→電泳譜帶的統(tǒng)計(jì)分析→數(shù)據(jù)處理→確定變異單株”的技術(shù)路線篩選出植株較高、葉片較大、葉色較深、多葉的4個(gè)紫花苜蓿品種的變異單株。通過正交試驗(yàn)優(yōu)化了航天搭載紫花苜蓿SSR-PCR反應(yīng)體系。

2 活性成分研究

2.1 黃酮

趙海福[8]等通過高效液相色譜法測(cè)定了提取航天紫花苜蓿中黃酮的最佳工藝條件：乙醇濃度50.5%、料液比15.2 mL/g、超聲時(shí)間21.0 min、回流時(shí)間2.3 h，可提取黃酮含量10.338%。

董曉寧[9]、廖天錄[10]等利用索氏回流正交方法提取了航天苜蓿中的黃酮，黃酮含量最高為10.04%，且各因素影響能力大小順序依次為：pH>浸泡時(shí)間>料液比；此外，該活性物質(zhì)對(duì)大腸埃希氏桿菌和金黃色葡萄球菌的最小抑菌濃度分別為0.40 mg/mL和0.70 mg/mL。

2.2 葉蛋白

潘衛(wèi)倉(cāng)[11]設(shè)計(jì)了航天紫花苜蓿中葉蛋白的最佳提取工藝條件：料液比1∶8（g∶mL）、提取液pH 6.1、提取溫度25.0 ℃、浸泡時(shí)間2.0 h，葉蛋白提取率為14.023 8%。

楊麗娟[12]等以L9 （33）正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)確定了航天紫花苜蓿葉蛋白的提取工藝條件。結(jié)果表明，各因素影響能力大小為（通過單因素實(shí)驗(yàn)確定）：pH>浸泡時(shí)間>料液比>溫度；并對(duì)不同品系苜蓿葉蛋白進(jìn)行了差異性分析，結(jié)果為三得利對(duì)照中葉蛋白含量（21.91%）和MA-7中葉蛋白含量（19.42%）相對(duì)較高。

3 應(yīng)用展望

現(xiàn)有研究結(jié)果表明，航天紫花苜蓿各方面因素均高于普通紫花苜蓿，其含有多種生物活性成分，在禽畜養(yǎng)殖、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域存在很高的利用價(jià)值。

3.1 種草養(yǎng)畜

新品種“航苜1號(hào)”具有葉量大、分枝強(qiáng)、產(chǎn)草量高、營(yíng)養(yǎng)豐富等特點(diǎn)。2011-2013年，在甘肅省天水市秦州區(qū)，對(duì)“航苜1號(hào)”進(jìn)行了生產(chǎn)性能試驗(yàn)。在當(dāng)?shù)氐臍夂蛏鷳B(tài)條件下，“航苜1號(hào)”可正常生長(zhǎng)、結(jié)籽、成熟和越冬，表明該品種適宜在天水地區(qū)及氣候類似地區(qū)進(jìn)行種植[13]。

3.2 飼料加工

苜蓿葉蛋白可為家畜家禽提供豐富營(yíng)養(yǎng)，促進(jìn)其生長(zhǎng)發(fā)育，已有許多國(guó)家實(shí)現(xiàn)了苜蓿蛋白的工業(yè)化生產(chǎn)。但在我國(guó)，葉蛋白的提取和研究處于起步階段，因此，開發(fā)和利用苜蓿葉蛋白，對(duì)于緩解我國(guó)蛋白飼料資源緊張的局面，以及提高苜蓿的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、經(jīng)濟(jì)附加值具有十分重要意義[14]。

3.3 藥品開發(fā)

3.3.1 藥物價(jià)值

苜蓿皂苷能降低血脂含量，阻斷動(dòng)物體吸收實(shí)物脂類和膽固醇，同時(shí)調(diào)節(jié)膽固醇含量水平，對(duì)實(shí)驗(yàn)性高膽固醇血癥和動(dòng)脈粥樣硬化具有很好地防治作用[15-16]。

苜蓿三萜具有溶血、抗炎、抗癌、抗生育、抗病毒等活性；水蘇堿具有祛痰、鎮(zhèn)咳、興奮子宮和松弛支氣管平滑肌的作用；香豆素因其在抗致癌、抗致突及調(diào)節(jié)免疫功能等方面具有顯著作用，有望開發(fā)成為一類新型抗癌藥物[17]。但目前國(guó)內(nèi)對(duì)于航天苜蓿中這些活性成分的研究報(bào)道甚少，有待進(jìn)一步開展試驗(yàn)與探討。

3.3.2 營(yíng)養(yǎng)保健價(jià)值

苜蓿黃酮類化合物（蘆丁）具有抗氧化作用，可有效清除人體內(nèi)的自由基[18]。具有多種保健功效，如健脾胃、滋補(bǔ)強(qiáng)壯、調(diào)經(jīng)活血，脾胃不和、消化不良、腰腹疼痛等。

由于對(duì)體外人類免疫缺陷病毒逆轉(zhuǎn)錄酶和蛋白酶活性具有明顯抑制作用，苜蓿多糖具有獨(dú)特的保健功效，可降血脂、降血糖、抗腫瘤、抗輻射、增強(qiáng)免疫[14， 17]。

隨著科學(xué)研究的進(jìn)步和發(fā)展，對(duì)植物中有效成分提取分離的研究會(huì)越來(lái)越深入，航天苜蓿以其優(yōu)越的功能活性，在綠色飼料（添加劑）和醫(yī)藥方面將有廣闊的發(fā)展前景。

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