药用植物育种研究进展

药用植物育种研究进展刘玉堂;周祥明【摘要】综述了近年来我国在药用植物育种方面所取得的研究进展,并就研究前景进行了展望.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2014(000)025【总页数】3页(P8558-8559,8572)【关键词】药用植物;育种;进展【作者】刘玉堂;周祥明【作者单位】天津市农业生物技术研究中心,天津300384;天津市农业生物技术研究中心,天津300384【正文语种】中文【中图分类】S567中医药作为我国医学上的一朵奇葩，越来越受世界各国的认识和重视。

目前，随着人民生活水平的不断提高及健康意识日益增加，对天然药物需求日渐高涨。

与化学药物毒副作用相比，中药作用少且具有独特的疗效，因而倍受关注。

药用植物质量的优劣直接影响到中药系列产品的质量和疗效［1］。

由于对野生药用植物资源过度依赖，野生药用植物资源现已急剧减少甚至濒临灭绝;另外，长期人工栽培生产只种不选，品种退化及混杂现象严重，造成药材的质量和产量下降，因此有必要进行优良品种选育和提纯复壮工作［2］。

笔者就药用植物所采用不同的育种方式所取得的育种研究进展及发展趋势进行综述。

1 利用常规育种取得的成果常规育种(traditional breeding)主要包括选择育种、有性杂交育种(又称组合育种或重组育种)、杂种优势育种、物理及化学诱变育种、离体组织培养育种(包括花药及花粉单倍体育种、原生质体融合或体细胞杂交等)、多倍体育种［3-4］。

目前，药用植物育种仍以常规育种为主。

1.1 选择育种选择育种(selection breeding)是通过人工选择的方法从自然变异个体中选择出优良个体，培育新品种［5］。

山东省农业科学院药用植物研究中心以山东地方品种为基础，经多年混合选择和群体改良，培育出高产优质的桔梗新品种鲁梗2号，桔梗皂苷含量达13%，且具有耐寒、耐旱、丰产性能好等特性［6］。

桐乡市农业技术推广服务中心和浙江中信药用植物种业有限公司联合开展了杭白菊新品种选育，育成了早熟、高品质杭白菊新品种金菊2号，具有熟期早、分枝力强、花朵紧凑、品质优、商品性和丰产性好，适宜浙江省菊花产区种植［7］。

安徽省太和县高效农业开发研究所经过6年选育出了药食兼用太桔1号新品种，该品种生长势旺、抗倒伏、抗病力强，增产幅度亩产高达2 250 kg，比普通品种增产20% ～50%［8］。

但由于植物固有的生长周期影响选择育种周期，加之遗传背景复杂，大大影响选择育种进程。

1.2 杂交育种(cross breeding) 杂交育种是通过人工杂交，将2个或2个以上亲本的优良性状通过交配集中在一起，继而从分离的后代群体中经过人工选择和培育，最终获得新品种的育种方法［4-5，9］。

吴才祥等通过天麻远缘杂交，培育出在产量和质量上均具有杂种优势的新品种［10］。

王锦秀等为培育大果粒枸杞新品种，采用枸杞与番茄杂交育种，获得2个已开花结果的杂交株系［11］。

王秋颖等通过天麻品种之间多年的正交及反交试验，培育出了3个高产品种，其中2种遗传稳定性强，天麻个数和产量比双亲有较大提高，可大面积推广栽培［12］。

该方法虽然是目前主要的育种手段，但杂交进程缓慢，且不同种属间杂交难度大。

1.3 诱变育种(mutation breeding) 诱变育种是利用物理或化学方法处理目标植物，使遗传物质DNA发生突变，然后筛选出符合育种目标的突变株，用于生产实践或科学研究。

1.3.1 辐射诱变。

主要包括射线诱变和空间诱变等。

贾彩凤以江苏产地金荞麦根茎进行60Co γ射线辐射，获得红茎突变株［13］。

沈晓霞等利用60Co γ射线处理薏苡干种子，结果表明薏苡干种子诱变适宜剂量为450 Gy，射线对幼苗生长有明显的抑制作用，具有较强的诱发叶绿素突变的能力［14］。

唐宁采用60Co γ射线辐射白术二倍体及多倍体E72株系，初步选育出一个长势好且产量高的变异植株［15］。

王志芬等利用60Co γ射线处理菘蓝种子，结果表明在300～2 100Gy剂量范围内对种子的出苗率、幼苗生长、开花株率、可育株数及单株结籽量均产生影响［16］。

1.3.2 空间诱变。

它是利用太空环境(如宇宙射线、超重力、微重力、高真空、弱地磁场等)使植物DNA产生变异［17］。

王志芬等利用我国第二十颗返地式卫星搭载丹参种子，提高种子的出苗率，促进了幼苗的生长发育，显著增加了地上的分支数和主果穗长度，提高了根鲜重［18］。

山东银香伟业生物工程公司对黄芩、甘草、决明、桔梗等6种中药材种子进行航天环境诱变研究［19］。

1.3.3 化学诱变。

它是采用化学诱变剂(如烷化剂、碱基类似物、叠氮化合物等)处理目标植物种子、花粉等部位，使后代产生遗传性变异，并对变异后代进行鉴定和选育，获得变异新品种。

李秀兰等利用秋水仙碱处理未成熟的白花丹参种子获得同源四倍体，然后与二倍体丹参进行杂交，转育成三倍体丹参［20］。

刘竟飞等利用秋水仙素处理已鉴定为丹参杂交种F1代，获得丹参异源四倍体植株［21］。

李桂双等利用秋水仙素处理黄芩种子和黄芩愈伤组织，获得一批黄芩多倍体育种材料［22］。

1.4 植物组织培养(plant tissue culture) 植物组织培养是一种将目标植物的组织或器官进行消毒后，置于含不同激素的无菌培养基中进行培养，使之生长或再生的方法。

张晓丽等对药用植物青天葵悬浮细胞培养方法进行条件优化，结果表明在MS培养基上生长的培养物生长状况最好，在KC、N6培养基上的生长状况较差不能满足青天葵愈伤组织正常生长的需要［23］。

黄浩等在药用植物红大戟诱导培养研究方面表明，在MS培养基中添加6-BA 2.0 mg/L+NAA 0.4 mg/L效果较好，不仅可诱导出愈伤组织，还可直接分化芽［24］。

潘颖南等建立了药用植物牛大力组织培养体系［25］。

谢晓亮通过脱毒技术获得了脱毒丹参，脱毒丹参产量明显提高，脱毒丹参药用成分丹参酮ⅡA含量比《药典》0.2%标准提高了88%，比对照提高了95.8%［26］。

王海丽建立了三叶半夏的脱毒体系并获得了脱除2种病毒的脱毒苗，与未脱毒苗相比，脱毒苗块茎平均鲜重为0.325 g，脱毒后块茎鲜重增加32.11%［27］。

2 利用分子育种取得的成果分子育种就是运用分子生物学技术，通过直接手段或间接手段从分子水平上选育新品种的途径，包括基因工程育种和分子标记辅助育种。

2.1 基因工程育种(genetic engineering breeding) 基因工程育种是将外源目的基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达，通过筛选获得所需育种目标性状。

王跃华等利用发根农杆菌Ri1601和ATCC15834诱导青蒿，建立了青蒿毛状根的诱导体系［28］。

余家平等利用发根农杆菌A4诱导甘薯西蒙1号，经高效液相色谱证实毛状根中含有0.037 92mg/g的咖啡酸［29］。

周延清等利用发根农杆菌15834菌株感染怀地黄，其中1个转化毛状根克隆的梓醇含量为0.557 mg/g，是鲜地黄梓醇含量的48.5%，是生地鲜重梓醇含量的18%［30］。

2.2 分子标记辅助育种(molecular marker assisted breeding) 分子标记在药用植物的鉴定、遗传多样性等方面运用较多。

管志斌等应用ISSR分子标记研究傣药“傣百解”原植物等9种云南产牛奶菜属植物种间亲缘关系，表明ISSR结果支持傣百解为牛奶菜属植物［31］。

周春娥等采用相关序列扩增多态性(SRAP)分子标记对23种不同怀地黄种质资源进行遗传多样性分析，有13对引物全部扩增出多态性条带，多态性引物比率达91.71%［32］。

朱爽等以核糖体转录间隔区(rDNA ITS)序列为分子标记，对1种华钩藤植物进行遗传分析与分子鉴定，结果表明样品的rDNA ITS区序列长度为719 bp，序列分析结果显示其与 Genbank中已有的华钩藤rDNA ITS区序列之间相似性达99.4%［33］。

蒋超等通过EST来源的SSR引物jp.ssr4、jp.ssr64、jp.ssr65鉴别金银花的原植物忍冬，可区分其和变种红白忍冬及伪品山银花的来源植物红腺忍冬、灰毡毛忍冬、华南忍冬、黄褐毛忍冬［34］。

牛宪立等以rDNA ITS区的通用引物对3种红树rDNA ITS区进行nPCR 扩增及测序，结果表明不同来源的药用红树植物的rDNA ITS序列上存在扩增碱基差异，rDNA ITS测序结果可作为鉴定药用红树植物种质资源的分子标记之一［35］。

3 展望我国是药用植物生产大国、出口大国和消费大国，随着人们对天然药物需求日渐高涨，对野生药用植物的过度采挖而不抚育，甚至到了濒临灭绝的程度。

因而如何在短期内培育出药材品质和产量大幅提高的优良品种是缓解和保护野生药用植物资源的关键问题。

药用植物育种家们经过多年潜心育种研究，已培育出一些药用植物新品种。

但由于药用植物自身特性，通过常规育种手段所需周期长，成为常规育种的瓶颈。

DNA分子标记技术不受环境、个体等影响，具有多态性强、准确率高、特异性强等特性，已成为遗传育种学及分类学等研究的重要手段。

但DNA分子标记在药用植物方面投入的人力物力非常有限，对试验条件和技术要求较高及缺乏数据分析的统一标准，限制其在生产收购一线的推广应用。

随着分子生物学研究的不断发展，分子标记辅助育种与常规育种技术相结合，相信在不久的将来，能大大缩短药用植物育种周期，提高育种效率。

目前，药用植物育种研究主要停留在大田农艺性状、生理生化及药用有效成分等方面的初步研究，在性状遗传稳定性及次生代谢物变化机理研究较少，尤其在药用植物主效成分的生物合成及遗传调控研究极为薄弱。

因此深入研究药用植物主效成分生成和遗传调控机理，对提高中药材主效成分及产品的质量起着关键作用。

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