劉玉堂，周祥明

(天津市農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究中心，天津300384)

中醫(yī)藥作為我國醫(yī)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(guān)注。藥用植物質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到中藥系列產(chǎn)品的質(zhì)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(xiàn)已急劇減少甚至瀕臨滅絕;另外，長期人工栽培生產(chǎn)只種不選，品種退化及混雜現(xiàn)象嚴重，造成藥材的質(zhì)量和產(chǎn)量下降，因此有必要進行優(yōu)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(fā)展趨勢進行綜述。

1 利用常規(guī)育種取得的成果

常規(guī)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(yōu)勢育種、物理及化學誘變育種、離體組織培養(yǎng)育種(包括花藥及花粉單倍體育種、原生質(zhì)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(guī)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(yōu)良個體，培育新品種［5］。山東省農(nóng)業(yè)科學院藥用植物研究中心以山東地方品種為基礎(chǔ)，經(jīng)多年混合選擇和群體改良，培育出高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)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(chǎn)性能好等特性［6］。桐鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務中心和浙江中信藥用植物種業(yè)有限公司聯(lián)合開展了杭白菊新品種選育，育成了早熟、高品質(zhì)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(zhì)優(yōu)、商品性和豐產(chǎn)性好，適宜浙江省菊花產(chǎn)區(qū)種植［7］。安徽省太和縣高效農(nóng)業(yè)開發(fā)研究所經(jīng)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(chǎn)幅度畝產(chǎn)高達2 250 kg，比普通品種增產(chǎn)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(yōu)良性狀通過交配集中在一起，繼而從分離的后代群體中經(jīng)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(chǎn)量和質(zhì)量上均具有雜種優(yōu)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(jié)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(chǎn)品種，其中2種遺傳穩(wěn)定性強，天麻個數(shù)和產(chǎn)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(zhì)DNA發(fā)生突變，然后篩選出符合育種目標的突變株，用于生產(chǎn)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(chǎn)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(jié)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(fā)葉綠素突變的能力［14］。唐寧采用60Co γ射線輻射白術(shù)二倍體及多倍體E72株系，初步選育出一個長勢好且產(chǎn)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(jié)果表明在300～2 100 Gy劑量范圍內(nèi)對種子的出苗率、幼苗生長、開花株率、可育株數(shù)及單株結(jié)籽量均產(chǎn)生影響［16］。

1.3.2 空間誘變。它是利用太空環(huán)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(chǎn)生變異［17］。王志芬等利用我國第二十顆返地式衛(wèi)星搭載丹參種子，提高種子的出苗率，促進了幼苗的生長發(fā)育，顯著增加了地上的分支數(shù)和主果穗長度，提高了根鮮重［18］。山東銀香偉業(yè)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(huán)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(chǎn)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(zhuǎn)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(yǎng)(plant tissue culture) 植物組織培養(yǎng)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(yǎng)基中進行培養(yǎng)，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(yǎng)方法進行條件優(yōu)化，結(jié)果表明在MS培養(yǎng)基上生長的培養(yǎng)物生長狀況最好，在KC、N6培養(yǎng)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(yǎng)研究方面表明，在MS培養(yǎng)基中添加6-BA 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(yǎng)體系［25］。謝曉亮通過脫毒技術(shù)獲得了脫毒丹參，脫毒丹參產(chǎn)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(shù)，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(nèi)，使這個基因能在受體細胞內(nèi)復制、轉(zhuǎn)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(fā)根農(nóng)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(fā)根農(nóng)桿菌A4誘導甘薯西蒙1號，經(jīng)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(fā)根農(nóng)桿菌15834菌株感染懷地黃，其中1個轉(zhuǎn)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(chǎn)牛奶菜屬植物種間親緣關(guān)系，表明ISSR結(jié)果支持傣百解為牛奶菜屬植物［31］。周春娥等采用相關(guān)序列擴增多態(tài)性(SRAP)分子標記對23種不同懷地黃種質(zhì)資源進行遺傳多樣性分析，有13對引物全部擴增出多態(tài)性條帶，多態(tài)性引物比率達91.71%［32］。朱爽等以核糖體轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)(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(jié)果表明樣品的rDNA ITS區(qū)序列長度為719 bp，序列分析結(jié)果顯示其與 Genbank中已有的華鉤藤rDNA ITS區(qū)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(qū)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(qū)的通用引物對3種紅樹rDNA ITS區(qū)進行nPCR擴增及測序，結(jié)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(jié)果可作為鑒定藥用紅樹植物種質(zhì)資源的分子標記之一［35］。

3 展望

我國是藥用植物生產(chǎn)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(nèi)培育出藥材品質(zhì)和產(chǎn)量大幅提高的優(yōu)良品種是緩解和保護野生藥用植物資源的關(guān)鍵問題。藥用植物育種家們經(jīng)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(guī)育種手段所需周期長，成為常規(guī)育種的瓶頸。DNA分子標記技術(shù)不受環(huán)境、個體等影響，具有多態(tài)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(shù)要求較高及缺乏數(shù)據(jù)分析的統(tǒng)一標準，限制其在生產(chǎn)收購一線的推廣應用。隨著分子生物學研究的不斷發(fā)展，分子標記輔助育種與常規(guī)育種技術(shù)相結(jié)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(nóng)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(wěn)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(diào)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(diào)控機理，對提高中藥材主效成分及產(chǎn)品的質(zhì)量起著關(guān)鍵作用。

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