金銀花種質資源及品種選育研究進展

李 磊，譚政委，余永亮，董 薇，魯丹丹，楊紅旗，許蘭杰，李春明，楊 青，安素妨，梁慧珍

(河南省農業科學院芝麻研究中心，河南鄭州 450002)

金銀花為忍冬科忍冬屬植物忍冬(Thunb.)的干燥花蕾或初開的花，又名“二花”“雙花”，是我國常用大宗中藥材。金銀花藥用歷史悠久，《中國藥典》2020年版一部中亦有收載，并因其清熱解毒、疏散風熱等功效，而廣泛應用于癰腫疔瘡，喉痹丹毒，熱毒血痢，風熱感冒，溫病發熱等癥狀的臨床治療。現代研究發現，金銀花中含有大量的揮發油類、黃酮類、有機酸類、環烯醚萜苷類及三萜皂苷類等化學成分，并且具有抗抑菌、抗氧化、抗病毒、免疫調節等多種藥理作用。金銀花臨床應用廣泛，據統計500多個臨床組方和200多種中成藥中均含有金銀花，臨床應用的感冒類中成藥中有70%都有應用金銀花；除作為中藥使用外，金銀花在食品、保健品以及化妝品等行業亦有廣泛應用。

1 金銀花種質資源研究進展

全球忍冬屬植物約有200種，我國有98種，其中曾作為金銀花商品來源的植物包括亞種和變種在內不下17種，又以忍冬分布最廣，銷量最大。1963年版《中國藥典》開始收載金銀花，并且規定其基原為忍冬科植物忍冬；1977年版《中國藥典》對金銀花基原進行修改，除忍冬外增加了紅腺忍冬(Miq.)、山銀花(DC.)及毛花柱忍冬(Rehd)3種基原；2005年版《中國藥典》又將金銀花基原修改為忍冬，其余幾種均劃為山銀花藥材基原；此后歷版藥典收錄金銀花基原均只有忍冬一種。我國金銀花分布甚廣，全國大部分地區均有野生資源分布。目前金銀花商品藥材主要來自人工栽培，主產于河南、山東、河北3省，此外全國多省市也有引種栽培。河南是我國金銀花傳統道地產區，習稱“密銀花”或“南銀花”，河南金銀花主產于鄭州市的新密、滎陽、鞏義和新鄉市的封丘、原陽、輝縣等地，此外，許昌、洛陽以及焦作、信陽、南陽的部分山區也有栽培。主要有毛花系、雞爪花系和野生銀花系三大品系，其中“封丘大毛花”“原陽一號”“豫封”系列及“雞爪花”系列等品種具有較大的種植規模。山東亦是我國重要的金銀花產區之一，已有300 余年的金銀花栽培歷史，特稱“東銀花”，其道地產區主要集中在臨沂市的平邑縣、費縣，蒼山、蒙陰、臨沭、棗莊、日照等地也有種植。主要有大雞爪花、小雞爪花、大毛花、小毛花、紅褲腿及野生忍冬等十余種資源類型。河北省金銀花主產于巨鹿地區，與河南、山東相比，巨鹿的金銀花栽培歷史相對較短，但是發展迅速，目前已發展成為我國金銀花主產區之一。巨鹿金銀花主栽品種“巨花一號”是經過長期篩選育成的適應當地氣候條件的優良品種。

金銀花不僅野生資源豐富，而且在長期的馴化栽培過程中，形成許多不同類型的地方品種，形態差異很大。李建軍等通過觀察13個金銀花種質的葉形態、表皮毛的長短、密度和氣孔器的大小、密度及花蕾形態等特征，發現不同種質金銀花葉和花蕾的形態特征存在一定差異，可以作為不同類型金銀花種質劃分的依據。邵林等比較分析了11種不同種質忍冬的主要植物學性狀，發現不同種質忍冬植株的枝條長度、平均著花節間長、花蕾重量、苞片長度和長寬比等指標間具有明顯的差異，可以作為不同忍冬種質的劃分依據；而枝條直徑、花蕾數目、苞片長度和寬度等指標則差異較小，可以作為部分種質的劃分依據。張山山等通過對41個金銀花栽培種質的35個農藝性狀進行調查統計和數量分類，最終篩選到了16個金銀花種質分類的關鍵性狀，并將其分為6類：第1類為葉形和株型，第2類為花蕾性狀，第3類為被毛及新枝顏色，第4類為花梗長度和新枝節間長度，第5 類為花期，第6類為花型和花絲顏色。周潔等應用掃描電鏡對不同品系金銀花種子和花粉粒的微形態進行了觀察，并結合宏觀觀察和測量進行特征比較，發現花粉粒的赤道軸長(E)、花粉粒極軸長(P)、種子的極軸、赤道軸、極軸/赤道軸、百粒重和表皮凹陷直徑等特征與金銀花不同品系的親緣關系之間具有一定相關性。

與表型性狀相比，分子標記能夠更直接的反映分子水平上的遺傳變異，更精準的揭示種間、種內的差異，近年來在金銀花種質資源遺傳多樣性的研究中得到了廣泛應用。郭慶梅等利用6對引物組合對13種不同忍冬種質進行AFLP分析，結果表明13種不同種質在分子水平上存在較大差異，存在豐富的遺傳多樣性，研究還發現，AFLP聚類結果與忍冬的地理分布密切相關，表現出明顯的地域相關性。Fu等應用RAPD分子標記技術對5個不同地區的金銀花種質進行遺傳多樣性分析，聚類分析結果顯示5個不同地區金銀花品種的相似系數為0.586～0.769，且遺傳距離分析發現5種金銀花種質間的遺傳關系并不是只與地理分布相關。He等應用8個ISSR多態性引物對山東、河南、河北、四川等地的21份種質進行遺傳多態性、相似性和聚類分析，共擴增出267條多態性條帶，遺傳相似系數為0.481 6～0.911 8，21個品種通過聚類分析可以被分為2個類群，說明ISSR標記可以有效區分種間和種內變異。侯立娜等利用SSR分子標記技術對35份藥用金銀花種質資源進行遺傳多樣性分析，聚類分析結果顯示，當遺傳相似性系數為0.250時，可將35份種質分為4類。并選用Jyh 73、Yjyh 51、Yjyh 53、Yjyh 89、Yjyh105 5種引物組合的多態性數據構建了金銀花的指紋圖譜，實現了對這些金銀花品種的快速鑒定。朱鳳潔等選用22對SSR引物對58種來自20個不同產地的金銀花種質進行擴增，并通過篩選到的7對擴增帶型穩定、多態性強的引物成功構建了金銀花種質資源DNA身份證。曾慧杰基于GBS簡化基因組測序技術，獲得了29份忍冬屬種質的共859 714個有效單核苷酸多態(SNP)，并通過系統進化樹、主成分和群體遺傳結構分析，將29份忍冬屬種質分為中國北方忍冬、中國南方灰氈毛忍冬和美國觀賞忍冬。

不同種質金銀花中主要活性成分的種類及含量均存在一定差異，是影響其品質的重要因素。譚政委等測定了5個不同品系金銀花中綠原酸、異綠原酸A、異綠原酸C、木犀草素、木犀草苷、蘆丁和總黃酮的含量，發現不同品系金銀花所含成分均有所差異，且各成分間存在一定的相關性。劉亞等采用GC-MS對3個不同品種的金銀花精油組分進行分析，檢出了125種揮發性化合物，并確定了其中118種化合物的結構，分析發現不同品種金銀花的精油組分和相對含量有很大差異。沈娟等通過建立高效液相色譜法同時測定了9種不同種質資源金銀花中7種有機酸及斷氧馬錢子苷的含量，發現灰氈毛忍冬中的綠原酸含量和紅腺忍冬中的斷氧馬錢子苷含量均高于忍冬，具有單成分優勢。朱鳳潔等應用UPLC-MS/MS指紋圖譜對41批金銀花種質資源的化學成分進行比較分析，根據系統聚類分析和代謝物相似系數MS對不同種質金銀花的代謝譜進行一致性評級，結合遺傳一致性分級結果綜合分析發現，金銀花種質資源間的遺傳一致性要高于化學一致性，并且其代謝物譜的一致性會隨著遺傳一致性的提高而升高。黃娜應用UPLC Q-TOF MS定性分析了5個栽培品種金銀花中的112個化學成分，發現不同品種金銀花中的酚酸類成分、黃酮類成分及環烯醚萜類成分差異較小，但是皂苷類成分差異顯著。齊大明等建立了能同時分離金銀花中22種化學成分的圖譜，并基于該指紋圖譜對河南封丘不同品種金銀花進行質量評價，發現不同栽培品種忍冬的成分含量存在明顯差異，其中豫金1號和北花1號藥材質量較優，具有進一步開發利用的潛力。

2 金銀花品種選育研究

金銀花種質資源豐富，野生和栽培群體中存在很多變異類型，從各主要產區的現有種質中進行選擇育種，既能保證安全性，也比較符合中藥材的道地性要求，是目前金銀花新品種選育的主要手段。山東北花農業科技有限公司通過系統選育的方法從山東平邑金銀花的自然變異株中選育出金銀花新品種“北花一號”，該品種直立性強，花枝節間短，花枝多，而且花蕾期長，可以大幅度降低采摘成本。“中花1號”是臨沂市農科院從野生金銀花中選育得到的金銀花新品種，與大毛花相比，該品種直立性強、結花枝多、徒長枝少、開花量大、產量優勢明顯。山東亞特生態技術有限公司收集了國內外186份不同的忍冬種質資源，在此基礎上先后選育了“亞特”“亞特紅”“亞特立本”3個金銀花優良品種，并通過了國家林業局林木品種審定委員會良種審定。楊紅旗等在河南金銀花傳統道地產區新密市開展金銀花種質資源調查期間，發現當地栽培的金銀花芽變枝條節間較母樹枝條縮短1/3～1/2，并選育出金銀花新品種“密銀花1號”，多年生產試驗結果顯示，該品種綜合生產能力顯著高于封丘大毛花。封丘縣聯合河南省農業科學研究院經過資源普查和多年品種選育，育成了金銀花新品種“封花1號”，該品種具備產量高、抗病能力強、品質優等多種優點。巨鹿縣自20世紀70年代先后從山東、河南等地引進很多品種，經技術人員多年改良培育，培育出適合當地種植的金銀花品種“巨花一號”，并在巨鹿縣及周邊地區獲得廣泛推廣種植。

雜交育種是通過有性雜交將不同品種的優良性狀盡可能地整合到一起，再從后代群體中通過選擇育成符合育種目標的品種。近年來我國金銀花雜交育種在親本選擇、去雄與最佳授粉時期確定、花粉活力檢測與花粉貯存技術等多個環節開展了許多研究。金銀花為雌雄同花植物，有5枚較大花藥，去雄方便，并且異交結果率高，非常有利于開展雜交育種，可以將不同的優良基因型進行雜交，然后在其雜交后代中篩選出符合育種目標的重組個體，再經無性繁殖方法加以固定。李建軍等對忍冬變種紅白忍冬的繁育系統及傳粉特性開展了系統研究，發現與大毛花相比，其異花傳粉率更高，且以大毛花為父本雜交結果率高于其自然結果率，開展雜交育種可操作性較強。通過進一步研究，對金銀花雜交育種的方法、去雄和授粉的最佳時間進行了探索，并發現自花不結果、結實率低，不同雜交組合的漿果數及種子數均與父母本的選擇有關。任斌等以金銀花地道產區河南和山東的2個栽培種為親本進行雜交并獲得雜交種株系，經POD同工酶電泳鑒定，確定其雜交種是由山東東銀花和河南密銀花雜交而來。

相較于二倍體，多倍體植株一般具有更高的生活力、產量及品質，以及對各種生物、非生物脅迫的抵抗能力，此外，多倍化育種還可以解決遠緣雜交不親和的問題，是藥用植物種質創新的重要手段之一。劉奕清等以0.1%秋水仙素浸泡15 h誘導“紅星2號”金銀花愈傷組織獲得四倍體植株，并發現與二倍體植株相比，四倍體植株出現葉色變深，生長勢變緩，節間變短變粗等表現，同時其氣孔與保衛細胞均明顯增大，氣孔密度明顯減小。王惠利等采用改良L.D.Cua法對二倍體金銀花進行人工誘變，并對其M1代變異株進行細胞學鑒定和植株早期形態鑒定，結果顯示，對照株金銀花2n=2x=18，M1代變異株金銀花2n=4x=36，M1代變異株為多倍體，且經過染色體加倍后的金銀花植株生長勢變強，葉色變深，葉片變大變厚，葉形指數變小。“九豐一號”是以平邑傳統金銀花品種“大毛花”為材料，通過多倍體育種技術培育出的同源四倍體，與其親本大毛花相比，其綠原酸含量提高30%，平均單產提高58.79%。張漢超等在離體組織培養條件下誘導雜交金銀花獲得了金銀花異源四倍體株系，通過田間農藝性狀觀察比較發現多倍體株系的花蕾體積明顯變大，且異源四倍體株系的平均綠原酸含量為雜交二倍體CK的1.34倍。

誘變育種可以提高變異頻率，在短時間內獲得大量的變異類型，而且變異范圍更廣，能夠大幅度加快育種進程。倪大鵬等采用Co-γ射線輻照誘變技術，對金銀花插穗進行誘變處理，發現經過輻照處理的插穗萌芽期和展葉期延緩，插穗葉片數、新生枝數和根條數減少，插穗成活率下降，輻照劑量與插穗的葉片數、分枝數、根條數都呈極顯著的負相關關系，并確定了35～45 Gy為金銀花枝條Co-γ射線誘變處理的適宜范圍。吳林用半致死濃度(0.6%)和處理時間(6 h)的甲基磺酸乙酯(EMS)對金銀花離體葉片進行誘變處理，然后通過定向篩選獲得抗鹽誘變再生植株，進一步鑒定發現，相較于對照植株，抗鹽誘變再生植株的超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)活性和脯氨酸(Pro)含量均有所增強，丙二醛(MDA)含量降低，說明其具有更強的抗鹽性。王玲娜通過輻射誘導結合系統選育，選育出金銀花新品種“華金6號”，與傳統品種相比，該品種開花期明顯延遲，花蕾期長，大白期可達15～20 d，采摘時間獲得了大幅度延長，可以實現集中采收，有效降低了采收成本；并且該品種的綠原酸和木犀草苷含量分別達到藥典標準的2.03和2.08倍，環烯醚萜苷類與黃酮類成分含量也顯著高于其他品種。此外，通過搭載航天飛船及空間實驗室開展航天誘變育種，應用在金銀花新品種選育中也有報道。

與常規育種方法相比，分子育種更精準高效，可以大幅度縮短育種周期，是藥用植物育種的重要發展方向之一，近年來受到越來越多育種工作者的關注，分子育種主要有分子標記輔助育種、轉基因育種和分子設計育種3 個研究方向。現階段金銀花分子育種研究主要集中在分子標記輔助育種方面，轉基因育種也有所探索。目前應用在金銀花種質資源鑒定及遺傳多樣性分析的標記有AFLP、RAPD、ISSR、SSR等，但是在遺傳連鎖圖譜構建、QTL定位作圖等方面的研究還處于初級階段。近年來基于金銀花生長發育、次生代謝產物生物合成的分子生物學研究發展很快，目前已經開展了金銀花的基因組、轉錄組、代謝組等研究，并且成功克隆得到了多個潛在功能基因。利用轉基因技術進行品種改良需要具備功能明確的基因和高效的遺傳轉化體系，遺傳轉化體系的建立是獲得轉基因植株的前提，劉國花等以根癌農桿菌介導法建立了以葉片為受體的遺傳轉化體系。師鳳華等驗證了影響木犀草素含量的2個關鍵酶F3H和FSⅡ，并將其以農桿菌介導的方式分別轉化到紅腺忍冬中，獲得過量表達的遺傳轉化植株。陳澤雄等突破了綠原酸抑制金銀花體細胞胚胎分化成芽、根原基啟動緩慢等難題，成功構建了根癌農桿菌介導的金銀花高效遺傳轉化體系，并將金銀花綠原酸生物合成關鍵基因1導入，獲得的轉基因植株綠原酸含量達5.8%。隨著各種分子生物學技術，特別是基因編輯技術的持續深入研究，分子育種必將在金銀花的品種選育過程中發揮越來越重要的作用。

3 展望

我國金銀花栽培歷史悠久，種質資源十分豐富，但是相對于常規農作物，金銀花在種質資源調查收集、鑒定評價、保存利用等方面還較為落后，生產中還存在種質混雜，特色種質退化流失等現象。因此，應加快種質資源的保護與收集，建立具有品種特色的金銀花種質資源庫，并加強種質資源的鑒定評價和優良種質篩選力度，為金銀花的品種選育提供基礎材料。經過多年發展，金銀花育種工作取得了一定成果，但在種質資源創新、重要性狀標記定位、功能基因挖掘利用、特色品種選育等方面仍然較為薄弱。下一步應該加強金銀花在生長發育規律、主要活性成分合成調控機制、重要性狀形成機制等方面的研究；并在常規育種手段的基礎上，有機結合雜交育種、誘變育種、分子育種等現代育種技術，通過多元化的育種方法，建立高效的育種技術體系，選育更多的金銀花優良品種服務生產。