尹舒雅，錢麗華

（杭州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江 杭州 310024）

黃精（藥物名：Polygonati Rhizoma）別名雞頭參、黃雞、白豆子，是中國(guó)特有的傳統(tǒng)中草藥，始載于晉代《名醫(yī)別錄》，中醫(yī)理論認(rèn)為其味甘性平，歸脾、肺、腎經(jīng)，具有補(bǔ)氣養(yǎng)陰、健脾、潤(rùn)肺、益腎的功效，是數(shù)十種滋補(bǔ)性中醫(yī)復(fù)方或中成藥的重要組分［1］。現(xiàn)代科學(xué)研究證明，黃精的根莖含有多種活性成分，如黃精多糖、黃精多酚、生物堿、黃酮和甾體皂苷等［2-3］，具有抑菌抗炎、調(diào)節(jié)免疫力、抑制腫瘤、抗氧化、清除自由基、降血糖、調(diào)血脂、改善失眠抑郁等多種作用［4，8］。作為藥食同源中藥，黃精的肉質(zhì)根狀莖肥厚，含有大量淀粉、糖分、脂肪、胡蘿卜素、蛋白質(zhì)、維生素和多種其他營(yíng)養(yǎng)成分，具有保健功能，久服可使人氣力倍增、肌肉堅(jiān)實(shí)、壯骨強(qiáng)筋，對(duì)體能恢復(fù)十分有益［15］。

根據(jù)《中華人民共和國(guó)藥典》規(guī)定，中藥材黃精來(lái)源于黃精（Polygonatum sibiricum Red.）、滇黃精（P.kingianum Coil.et Hemsl.）和多花黃精（P.cyrtonema Hua.）這3個(gè)物種的干燥根莖［1］。近年來(lái)隨著黃精藥用價(jià)值和營(yíng)養(yǎng)保健等功能不斷被發(fā)掘，黃精原料的需求量日益增加，但黃精野生資源長(zhǎng)期處于私挖濫采的狀態(tài)，野生資源逐步枯竭，雖已有一定規(guī)模的人工栽培，但仍處于種源混雜，管理粗放的狀態(tài)，存在大量依賴采挖的野生黃精作為栽培種苗等問(wèn)題，有待進(jìn)一步發(fā)展［16］。為更好地保護(hù)并開(kāi)發(fā)利用好這一珍貴藥材資源，本文主要總結(jié)了黃精基源植物種質(zhì)的多樣性及在基因功能、品種選育等方面的研究進(jìn)展，以期為黃精的栽培和品種改良提供參考。

1 黃精基源植物種質(zhì)的多樣性

1.1 黃精基源植物種質(zhì)生態(tài)分布與表型多樣性

藥材黃精的3 種基源植物都屬于黃精屬，黃精屬（Polygonatum）傳統(tǒng)上屬于百合科（Liliaceae），但近年來(lái)分子生物學(xué)證據(jù)支持應(yīng)將其歸入天門冬科（Asparagaceae）［17］。黃精屬植物迄今已發(fā)現(xiàn)60 余種，分布于中國(guó)境內(nèi)的共有39種，分布于東三省、河北、河南、山西、內(nèi)蒙古、陜西、寧夏、甘肅、山東、安徽和浙江等省，生長(zhǎng)于海拔200～2 000 米的林下、灌叢、水源邊、荒石等陰濕環(huán)境中［18］。3 種黃精屬植物的分布范圍、形態(tài)特征和生活習(xí)性各有不同。根據(jù)中國(guó)植物志等記載，黃精和多花黃精分布于低海拔山區(qū)，其中多花黃精分布于中南地區(qū)及相對(duì)溫暖的江蘇、安徽、浙江、江西、福建等地，葉互生，根狀莖常結(jié)節(jié)成塊，形似生姜，故習(xí)稱山姜或姜形黃精；黃精則分布較為廣泛，除東北、華北地區(qū)外，陜西、寧夏、甘肅等地也有分布，地上部分葉輪生，地下部根狀莖一頭粗一頭細(xì)，狀似雞頭，因此也俗稱雞頭黃精；滇黃精的分布范圍較窄，自然產(chǎn)區(qū)為云南、四川、貴州等西南部省份，海拔1 400～2 100 米的亞熱帶地區(qū)，其尖端拳卷，且具有黃精屬中較為少見(jiàn)的粉紅色花被及紅色漿果，其根莖結(jié)節(jié)明顯，多連珠狀，故又稱節(jié)節(jié)高［18，21］。

近年來(lái)，隨著對(duì)各地種植資源的收集，發(fā)現(xiàn)同一物種不同種源的黃精表型存在巨大差異。彭星星等［22］野外調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，多花黃精存在至少5 種形態(tài)的花，葉片則根據(jù)是否有蠟質(zhì)，背面是否有毛，背面是否略帶紫色以及葉片長(zhǎng)寬比呈連續(xù)變化，難以清晰分類，根狀莖則至少存在細(xì)圓柱狀、大圓柱狀、圓錐狀、細(xì)瘦連珠狀、肥厚連珠狀、不規(guī)則塊狀6 種形態(tài)，這種變化與經(jīng)緯度有一定相關(guān)性，但同一區(qū)域內(nèi)多花黃精根狀莖形態(tài)也存在分化，這種分化影響了根狀莖有效成分含量，結(jié)節(jié)狀不明顯的根狀莖總多糖含量顯著高于結(jié)節(jié)狀明顯的根狀莖。劉校分析了來(lái)自14個(gè)不同產(chǎn)地的黃精植株，發(fā)現(xiàn)黃精的地上部隨環(huán)境變化較為規(guī)律，黃精的株高與海拔高度呈正相關(guān)，葉片的寬度與海拔呈負(fù)相關(guān)，開(kāi)花輪數(shù)與海拔呈正相關(guān)，而每一輪的花序開(kāi)花數(shù)與海拔無(wú)明顯特異。不同地區(qū)黃精根狀莖轉(zhuǎn)換段直徑、伸展段形態(tài)、根狀莖長(zhǎng)寬比都有不同，在其分布區(qū)域內(nèi)，根狀莖變得肥厚，長(zhǎng)寬比縮短，轉(zhuǎn)換段由東南向西北方向逐漸增大，由長(zhǎng)雞頭形而逐漸縮短節(jié)間變?yōu)槎屉u頭形，采集自湖北省十堰市房縣野人谷的黃精根狀莖甚至因?yàn)樯煺苟屋^短呈現(xiàn)出連珠狀，近似多花黃精，同時(shí)根狀莖顏色會(huì)由淺白逐漸加深變?yōu)辄S色，含水量減少，折干率增加［23］。說(shuō)明除遺傳因素外，環(huán)境條件對(duì)黃精基源植物表型形態(tài)特征有著較為顯著的影響，因此栽培條件的研究尤為重要。根據(jù)對(duì)3種黃精基源植物及黃精屬內(nèi)其他物種的表型觀察，黃精屬植物隨地理氣候區(qū)域變化呈現(xiàn)較為連續(xù)的變化，最適生境不同的黃精屬物種分布范圍間重疊較多，推測(cè)黃精屬內(nèi)物種應(yīng)正處于物種分化過(guò)程中［22-23］。

1.2 黃精基源植物種質(zhì)農(nóng)藝性狀的多樣性

3 種黃精基源植物的栽培條件和農(nóng)藝性狀也存在一定差異。黃精為中偏陽(yáng)性草本植物，多花黃精為中性草本植物，有很好的耐陰性，在大棚、林下等環(huán)境中凈光合速率最高，黃精其次，滇黃精最低，但在高溫強(qiáng)光的全日照環(huán)境中，多花黃精凈光合速率表現(xiàn)出葉片發(fā)黃早衰，凈光合速率低于黃精，黃精則生長(zhǎng)旺盛［24，26］，這為黃精3 種基源植物的栽培模式提供了參考，如多花黃精可栽培于林下，也可與瓜蔞、葡萄、獼猴桃等套種。羅春梅［27］等對(duì)比了黃精、多花黃精、滇黃精的物候期，發(fā)現(xiàn)滇黃精出苗最早，多花黃精最晚，但僅相差6 天，開(kāi)花時(shí)間最早是黃精，最晚是滇黃精，相差25 天；結(jié)實(shí)最早是黃精，最晚是滇黃精，相差18天；果熟最早是多花黃精，最晚是滇黃精，相差9 天；滇黃精最早進(jìn)入枯萎期，黃精則最晚，相差6 天。蔣燕鋒等［28-29］發(fā)現(xiàn)17 個(gè)不同種源的多花黃精地下莖增產(chǎn)幅度幾乎都高于黃精和滇黃精（如表1 所示）；多花黃精根莖的多糖含量在9.70%～36.32%之間，平均為22.21%，是《中華人民共和國(guó)藥典》規(guī)定值7%的3.17 倍。較高的產(chǎn)量和有效成分含量是多花黃精在3種基源植物中人工種植最多的原因。

表1 黃精、滇黃精及不同種源多花黃精的生長(zhǎng)量Table 1 Increment of P. sibiricum，P. kingianum and 17 P.cyrtonema provenances from different source regions

3 種不同基源物種根狀莖在有效成分的種類上同樣表現(xiàn)出巨大的差異。紅外光譜檢測(cè)發(fā)現(xiàn)滇黃精甾體皂苷類成分最為豐富，黃精、多花黃精中皂苷含量較低；黃精中糖類成分含量最少［30］，可根據(jù)收獲目標(biāo)成分選擇相應(yīng)的物種來(lái)種植。黃精基源植物在糖類成分的種類上也存在較大差異。多花黃精的多糖樣品結(jié)構(gòu)均含有阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、甘露糖和半乳糖醛酸，黃精多糖僅由單一果糖構(gòu)成，滇黃精多糖則主要由葡萄糖組成［31-34］。通過(guò)多元回歸方法對(duì)UPLC-MS 檢測(cè)所得的代謝物圖譜進(jìn)行分析，根據(jù)測(cè)得的所有代謝產(chǎn)物種類及含量，可將供試藥材中3 種法定基源黃精明顯聚為3類［35］。進(jìn)一步研究表明，相較于滇黃精和多花黃精，黃精中缺失鹽酸氨基葡萄糖；多花黃精中D-甘露糖較滇黃精和黃精量少［36］。

即便同一物種、不同種源的3 種黃精基源植物在農(nóng)藝性狀及有效成分含量方面也具有很大差異。周新華等［37］分析了來(lái)自不同地區(qū)的9個(gè)多花黃精野生種群的12個(gè)表型指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)不管是在種群間還是在種群內(nèi)，除果實(shí)橫縱比外，野生多花黃精葉長(zhǎng)、葉寬、葉片長(zhǎng)寬比、葉面積、全株葉面積、地徑、株高、果實(shí)縱徑、果實(shí)橫徑、種子千粒重都有顯著差異，各表型性狀的平均變異系數(shù)為12.16%，變異幅度范圍為4.76%～23.63%。涂明鋒等［38］對(duì)8 個(gè)產(chǎn)地收集的多花黃精新鮮根狀莖成分進(jìn)行對(duì)比，江西宜春的多花黃精多糖含量最高，為14.77%，湖南湘西的僅為2.66%；湖南張家界的多花黃精黃酮含量最高，為1.09 mg/g，廣西桂林的僅為0.35 mg/g；四川廣安的多花黃精多酚含量最高，為1.45 mg/g，江西宜春的僅為0.47 mg/g。王丹等［39］比較了5 個(gè)不同產(chǎn)地的多花黃精根狀莖有效成分，多糖含量在8.09%～11.78%范圍內(nèi)變化，以湖南婁底地區(qū)的最高，總皂苷含量范圍為2.73%～5.01%，以湖南永州地區(qū)的最高；總黃酮含量范圍為0.21%～0.71%，以湖南張家界地區(qū)及四川甘孜地區(qū)的較高。上述研究結(jié)果為我們選擇優(yōu)良黃精種源提供了參考。

1.3 黃精基源植物種質(zhì)的遺傳多樣性

形態(tài)特征和農(nóng)藝性狀表明不同種質(zhì)，不同種源的黃精存在豐富的遺傳變異。早期研究多集中在細(xì)胞學(xué)層面，通過(guò)染色體數(shù)目和形態(tài)分析黃精屬植物的遺傳多樣性。目前黃精屬60多種植物中，做過(guò)染色體研究的有47 種左右，總共222 條染色體計(jì)數(shù)，已知其中14種具有不同的染色體數(shù)目，3種黃精基源植物中，多花黃精和滇黃精都發(fā)現(xiàn)了種內(nèi)染色體基數(shù)變化，已發(fā)現(xiàn)的多花黃精的染色體基數(shù)X=9、10、11、12，滇黃精X=13、15、16，目前發(fā)現(xiàn)的黃精種質(zhì)染色體則皆為X=12［40］。黃精屬植物的核型在不同居群間及同一居群中都存在多樣性（見(jiàn)表2），同一物種中，每份資源的核型公式也幾乎都不相同［41］。通過(guò)核型分析，可對(duì)同一物種不同居群的區(qū)分起到一定的作用，同時(shí)也可助于發(fā)現(xiàn)新物種，如金孝鋒等［43］將核型分析與形態(tài)分析結(jié)合，發(fā)現(xiàn)了浙產(chǎn)多花黃精的一個(gè)染色體基數(shù)X=12 的變種古田山黃精。

表2 各黃精基源植物的染色體信息Table 2 Chromosome information of origin plants species of Polygonati Rhizoma

黃精屬植物在自然條件下主要是通過(guò)營(yíng)養(yǎng)體繁殖，因此更易產(chǎn)生染色體組型異化，且黃精屬植物的染色體變異為非整倍性變異，無(wú)論是種間還是種內(nèi)都存在較大的變異，其形態(tài)學(xué)上界定的種在其遺傳上并非同質(zhì)［47］。目前黃精屬內(nèi)物種的分類和物種鑒定仍存在一定困難，如湘黃精曾經(jīng)作為獨(dú)立物種報(bào)道，但此后形態(tài)學(xué)比較和分子系統(tǒng)學(xué)表明，湘黃精應(yīng)與滇黃精屬于同一物種［48-49］。

隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，基于DNA克隆和序列分析的分子鑒別技術(shù)在遺傳多樣性分析方面發(fā)揮了重要作用。Tamura 等［50］最早將DNA條形碼技術(shù)應(yīng)用于黃精屬植物分類研究，此后，分子生物學(xué)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于揭示多花黃精遺傳多樣性及地理分布特征。李巧玲等［51］采用ISSR 分子標(biāo)記技術(shù)對(duì)黃精屬8 個(gè)種的植物進(jìn)行多態(tài)性分析，其多態(tài)性位點(diǎn)百分率達(dá)到96.8%，植物間遺傳相似性較低，具有豐富的遺傳多樣性。張恒慶等［52］采用ISSR分子標(biāo)記技術(shù)分析了大連地區(qū)3個(gè)黃精種群，5個(gè)多花黃精，黃精種群多態(tài)位點(diǎn)比率86.86%，遺傳分化系數(shù)為0.398 2，多花黃精種群多態(tài)位點(diǎn)比率94.41%，遺傳分化系數(shù)為0.308 4，黃精和多花黃精天然種群均具有較高的遺傳多樣性，且多花黃精多樣性高于黃精。張紅梅［53］采用ISSR 分子標(biāo)記技術(shù)分析了安徽省內(nèi)分屬于4 個(gè)物種的14 個(gè)黃精屬植物群體，根據(jù)產(chǎn)生的條帶聚類，同一種源的種質(zhì)聚為一類，其中5 個(gè)黃精居群遺傳距離在0.414 2～0.496 4，4 個(gè)多花黃精居群遺傳距離在0.388 2～0.555 3，所檢測(cè)的4 個(gè)黃精物種整體遺傳多樣性為0.350 0，種間分化系數(shù)為0.432 8。小范圍的分子標(biāo)記聚類基本上符合傳統(tǒng)分類學(xué)方法，但在更大范圍的研究中則出現(xiàn)了種間交叉及地理分布交叉現(xiàn)象，如朱巧等［54］對(duì)14個(gè)省38個(gè)縣市收集的60份材料黃精屬種質(zhì)資源進(jìn)行了SSR 遺傳差異分析，發(fā)現(xiàn)在遺傳距離閾值為0.26 時(shí)可聚為4 大類群，大部分同一物種或近緣物種的材料聚為一類，如10份滇黃精材料聚為一類，但有6 份材料并沒(méi)有和同種的其他材料聚在一起，如7份黃精材料與卷葉黃精聚為一類，但也有3份黃精材料與27份多花黃精材料和3份玉竹材料聚為一類，另有3 份多花黃精材料則與湖北黃精聚為一類，群體遺傳結(jié)構(gòu)分析則表明，其中50份材料遺傳組分相對(duì)單一，但有10份材料滲入了其他群體的遺傳信息，表明不同類群間存在基因交流，黃精屬內(nèi)物種的界限相對(duì)模糊。將60份種質(zhì)按照地理來(lái)源劃分，其遺傳多樣性指數(shù)從大到小依次為西部地區(qū)＞華中地區(qū)＞華南地區(qū)＞華東地區(qū)，西部地區(qū)的遺傳多樣性較其他地區(qū)高，可能是我國(guó)黃精屬植物的起源中心。

大范圍的遺傳多樣性研究同樣揭示了黃精物種內(nèi)地理分布與遺傳分化的關(guān)系。籍蓉蓉［55］采用SSR 分子標(biāo)記技術(shù)對(duì)安徽省13 個(gè)多花黃精居群進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)所收集的種質(zhì)具有中等以上的遺傳多樣性，略高于多年生植物平均值，結(jié)合部分形態(tài)數(shù)據(jù)，可將13 個(gè)多花黃精居群分為3 類，宣城、池州市的6 個(gè)居群為一組，黃山市的4 個(gè)居群為一組，大別山區(qū)的3 個(gè)居群為一組，與山脈地理分布一致。劉新等［56］采用ISSR 分子標(biāo)記技術(shù)對(duì)浙江、安徽、江西、福建、湖南、湖北6個(gè)省20個(gè)種源的118份多花黃精種質(zhì)進(jìn)行綜合分析，發(fā)現(xiàn)平均多態(tài)性百分率為94.62%，種源內(nèi)遺傳多樣性在33.85%～60.00%，UPGMA 聚類分析顯示，同一種源的種質(zhì)基本上聚為一類，說(shuō)明種源間遺傳分化大于種源內(nèi)遺傳分化；在遺傳相似系數(shù)等于0.61 時(shí)可將種質(zhì)聚為武夷山脈、武夷山脈和羅霄山脈、大別山脈、洞宮山脈和天目山脈4類，與地理區(qū)位分布一致，表明山脈之間的平原、水域隔離是群體間遺傳分化的主要原因之一。

2 黃精基源植物種質(zhì)多樣性的開(kāi)發(fā)利用

2.1 黃精基源植物基因功能研究方面的利用

植物種內(nèi)所有個(gè)體的所有遺傳性狀的基因構(gòu)成了該物種的基因庫(kù)，其中可能蘊(yùn)藏著豐富的已知或未知的有用基因。種質(zhì)資源遺傳多樣性的研究將為評(píng)估基因資源的開(kāi)發(fā)前景提供了重要的信息，而關(guān)鍵基因的發(fā)現(xiàn)和利用將是育種取得突破性成就的關(guān)鍵。關(guān)于黃精基因方面的研究起步較晚，目前尚無(wú)可參考的完整基因組測(cè)序結(jié)果，僅有葉綠體基因組序列報(bào)道。Pan 等［57］2020 年已完成黃精葉綠體基因組的測(cè)序，滇黃精的葉綠體基因組由Jin等［58］于2020年完成測(cè)序。黃精屬內(nèi)近緣物種卷葉黃精、玉竹以及一個(gè)尚未確定分類地位的冬季不落葉黃精屬物種（與黃精的遺傳距離遠(yuǎn)于輪葉黃精，但近于狹葉黃精）也已有完整的葉綠體基因組序列可供參考［59，61］，有助于黃精屬內(nèi)物種的分類關(guān)系研究和種源鑒定。

目前對(duì)3種基源植物基因功能的研究多采用解析過(guò)程不需要參考基因組的RNA-Seq 方法，且主要集中在研究黃精基源植物的次生代謝產(chǎn)物合成途徑方面。黃酮、多糖和甾體皂苷是黃精藥材中藥理作用較為明確的主要藥用成分，3 種黃精基源植物都已有相關(guān)的轉(zhuǎn)錄組研究結(jié)果報(bào)道。而基于遺傳轉(zhuǎn)化體系的黃精基因功能驗(yàn)證則由于3種黃精基源植物都未建立完整的遺傳轉(zhuǎn)化體系而尚未開(kāi)展，黃精的有效成分積累及其與環(huán)境因素的互作機(jī)制尚不完全清楚。

2.1.1 黃精基因功能的研究

黨凱凱等［62］以皂苷、多糖含量差異都較大的河南洛陽(yáng)產(chǎn)黃精和陜西略陽(yáng)黃精為材料進(jìn)行高通量轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，經(jīng)注釋分析其中146條Unigene 對(duì)應(yīng)到甾體皂苷生物合成途徑中的32個(gè)相關(guān)酶，幾乎覆蓋了該途徑上的所有節(jié)點(diǎn)，其中10 個(gè)酶對(duì)應(yīng)的10 條Unigene 表達(dá)在兩個(gè)品種間具有顯著差異，其中8 個(gè)酶對(duì)應(yīng)的合成基因表達(dá)量變化規(guī)律在不同產(chǎn)地黃精和黃精不同部位中與甾體皂苷積累情況相似，表明這些基因可能在黃精的甾體皂苷合成中起關(guān)鍵作用；王世強(qiáng)［63］發(fā)現(xiàn)138條Unigene 對(duì)應(yīng)到黃精多糖生物合成相關(guān)的酶，其中8個(gè)酶對(duì)應(yīng)的88條Unigene在兩個(gè)品種間具有顯著差異，其中5 個(gè)酶對(duì)應(yīng)的合成基因表達(dá)量與多糖積累在不同種質(zhì)間正相關(guān)，己糖激酶合成基因與多糖積累負(fù)相關(guān)，β-呋喃果糖苷酶、己糖激酶和甘露糖-1-磷酸鳥(niǎo)苷?；D(zhuǎn)移酶是多糖積累的關(guān)鍵酶。

2.1.2 滇黃精基因功能的研究

肖韻錚等［64］以根、莖和葉為樣本進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，發(fā)現(xiàn)器官間差異表達(dá)基因主要集中在核糖體、光合作用、碳代謝、苯丙烷類生物合成、淀粉和蔗糖代謝等過(guò)程，表明與類黃酮合成相關(guān)通路是差異基因主要富集通路之一。結(jié)合相應(yīng)器官的類黃酮含量，篩選出與類黃酮生物合成相關(guān)的10個(gè)差異表達(dá)基因，包括查爾酮合成酶（CHS）、查爾酮異構(gòu)酶（CHI）、二氫黃酮醇-4-還原酶（DFR）、類黃酮3′-羥化酶（F3’H）、香豆酸-3′-羥化酶（C3’H）、咖啡酰輔酶A 甲基轉(zhuǎn)移酶（CCoAOMT）、無(wú)色花色素還原酶（LAR）、反式肉桂酸酯-4-單加氧酶（CYP73A）、花青素還原酶（ANR）和黃酮醇合成酶（FLS）。其中，查爾酮合成酶和查爾酮異構(gòu)酶基因的表達(dá)量與類黃酮含量呈顯著正相關(guān)，可能決定了類黃酮的合成。

2.1.3 多花黃精基因功能的研究

祝明珠［65］對(duì)多花黃精根、根狀莖、莖及葉片的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，發(fā)現(xiàn)263個(gè)Unigene 對(duì)應(yīng)到多糖合成途徑中的14 個(gè)關(guān)鍵酶，薯蕷皂苷合成途徑中則有4 種關(guān)鍵酶檢測(cè)到對(duì)應(yīng)的Unigene 共39條。單春苗等［66］以類似方法檢測(cè)到皂苷合成途徑中12 個(gè)關(guān)鍵酶對(duì)應(yīng)的共97 個(gè)Unigene，涉及皂苷合成的Unigene 達(dá)到502 條，且其中35 條在根狀莖中特異性表達(dá)。廖榮俊［67］對(duì)多花黃精幼苗期根狀莖進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序中發(fā)現(xiàn)27個(gè)皂苷合成相關(guān)酶對(duì)應(yīng)的共計(jì)113個(gè)Unigene，其中45 個(gè)與擬南芥中的酶同源，為多花黃精的功能基因組學(xué)研究提供了豐富的參考數(shù)據(jù)。祝明珠等［65］、單春苗等［66］進(jìn)一步克隆了甾醇合成途徑中第一個(gè)關(guān)鍵酶環(huán)阿屯醇合成酶的完整序列，并通過(guò)序列分析預(yù)測(cè)了其蛋白結(jié)構(gòu)，為進(jìn)一步研究其表達(dá)調(diào)控奠定基礎(chǔ)。CIGR（Chitin-inducible gibberellinresponsive genes）和SCL21（SCARECROW-LIKE 21）屬于響應(yīng)赤霉素信號(hào)的GRAS 轉(zhuǎn)錄因子家族中的PAT1亞家族，該家族基因在光敏色素的轉(zhuǎn)導(dǎo)方面具有重要作用。為探究多花黃精無(wú)菌快繁過(guò)程中環(huán)境條件的影響，呂煜夢(mèng)［68-69］克隆了多花黃精中的Pc-CIGR 和PcSCL21，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)基因的表達(dá)產(chǎn)物都定位于細(xì)胞核，具有器官表達(dá)特異性，均在葉中表達(dá)量最高，PcCIGR 基因表達(dá)受藍(lán)光和短日照誘導(dǎo)，Pc-SCL21基因表達(dá)受藍(lán)光、綠光和長(zhǎng)日照誘導(dǎo)，兩個(gè)基因在激素處理下表達(dá)量和薯蕷皂苷含量呈現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系。長(zhǎng)梗黃精是多花黃精的易混品，在形態(tài)及地理分布上與多花黃精極為相似，在多花黃精供不應(yīng)求的環(huán)境下具有作為候選替代種的潛力，徐惠龍等［70］以種源收集自同一地區(qū)，栽培條件一致的多花黃精和長(zhǎng)梗黃精幼嫩根狀莖為樣本進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，發(fā)現(xiàn)多花黃精與長(zhǎng)梗黃精在多糖和薯蕷皂苷相關(guān)代謝通路表達(dá)差異較少，228 個(gè)Unigenes 編碼3 條多糖生物合成途徑中13 個(gè)關(guān)鍵酶，但只有35個(gè)Unigenes 有顯著性差異，64 個(gè)Unigenes 編碼薯蕷皂苷生物合成途徑9個(gè)關(guān)鍵酶，僅6個(gè)Unigenes有顯著性差異，為擴(kuò)大黃精藥材的植物資源提供了參考依據(jù)。

2.2 在黃精基源植物遺傳育種方面的利用

藥用植物育種的主要目的是獲得有效成分含量高的品種。任何一個(gè)新品種的培育都是在大量的植物資源基礎(chǔ)上通過(guò)選擇、雜交、回交、誘變等方法修飾、加工、改良后培育出來(lái)的。由此可見(jiàn)種質(zhì)資源及其遺傳性狀分析是育種的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。

黃精屬內(nèi)形態(tài)學(xué)上界定的種在其遺傳上并非同質(zhì)，同樣，遺傳上近緣的黃精屬植物同樣可能存在較大的表型差異。周新華等［37］對(duì)生長(zhǎng)在野外的多花黃精種質(zhì)進(jìn)行表型聚類分析，發(fā)現(xiàn)多花黃精種群內(nèi)的變異（36.24%）大于種群間的變異（15.37%），多花黃精種群內(nèi)的遺傳分化較種群間的遺傳分化更容易實(shí)現(xiàn)。王旭軍等［71］收集不同種質(zhì)進(jìn)行人工栽培，發(fā)現(xiàn)大部分農(nóng)藝性狀與藥用有效成分含量的遺傳方差均小于其環(huán)境方差，遺傳變異系數(shù)也均小于其環(huán)境變異系數(shù)，除株高、根莖多糖含量外，其他性狀的遺傳力均比較低。吳媛媛［47］將不同種質(zhì)于同一環(huán)境下栽培，發(fā)現(xiàn)不同多花黃精種質(zhì)的株高、葉寬、果實(shí)直徑和百粒重等性狀的遺傳力較高，分別為71.03%、57.156%、63.32%和77.83%，且其變異系數(shù)均低于10%，表明這些性狀不易受栽培環(huán)境條件影響，但根長(zhǎng)、根平均直徑、根最大直徑、根最小直徑等根部形態(tài)性狀的遺傳力普遍偏低，均低于30%，且其變異系數(shù)較高，表明根部形態(tài)性狀受栽培環(huán)境條件的影響較大。黃精基源植物遺傳性狀分析對(duì)其遺傳育種具有很好的指導(dǎo)意義。

黃精基源植物主要依賴營(yíng)養(yǎng)繁殖且相關(guān)研究起步較晚，目前品種選育方面成果較少，但已有多花黃精品種“皖黃精3 號(hào)”和“麗精1 號(hào)”面世?！巴铧S精3 號(hào)”由安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育而成的。彭星星等［72］從安徽旌德周邊山中收集大量的野生多花黃精資源，以系統(tǒng)選育的方式從中篩選出9 個(gè)各有特色且表現(xiàn)一致的類群，在此基礎(chǔ)上，對(duì)根狀莖形態(tài)及產(chǎn)量、相關(guān)成分含量、病害發(fā)生情況等進(jìn)行考察和分析，進(jìn)一步篩選出品種“皖黃精3 號(hào)”。該品種具有對(duì)根腐病的高度抗性，且株高可達(dá)到95 cm，年平均生長(zhǎng)期125 天左右，栽培3 年單株可產(chǎn)根狀莖395.7 g，黃精多糖含量13.06%，為健壯高產(chǎn)的優(yōu)良品種，于2019 年11 月通過(guò)安徽省非主要農(nóng)作物品種鑒定登記?！胞惥? 號(hào)”為麗水市林業(yè)科學(xué)研究院選育，劉躍均等［73］從采集自安徽省青陽(yáng)縣酉華鎮(zhèn)多花黃精群體中，以系統(tǒng)選育的方式經(jīng)優(yōu)選擴(kuò)繁而成。該品種適宜種植于浙江省海拔800 m 以下地區(qū)，其株高84.2～125.5 cm，地上部分年生長(zhǎng)期200天左右，根莖多糖含量14.61%～14.73%，明顯高于栽培的滇黃精（多糖含量6.70%～14.28%）、野生多花黃精（多糖含量7.21%～11.47%）以及不同產(chǎn)地野生黃精（多糖含量6.34%～16.79%）。

目前黃精基源植物的育種仍以在野生種質(zhì)收集的基礎(chǔ)上系統(tǒng)選育為主，且由于其遺傳多樣性，在一段時(shí)間內(nèi)野生資源的收集與系統(tǒng)選育仍將是黃精基源植物遺傳育種的主要方式。為了更好地評(píng)價(jià)、篩選黃精種質(zhì)資源，焦劼等［74］初步編制了《藥用植物種質(zhì)資源鑒定評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范黃精》，篩選了涉及農(nóng)藝學(xué)、生態(tài)學(xué)、生藥學(xué)方面的60 個(gè)性狀用于黃精種質(zhì)資源的鑒定，建立了包含其中21個(gè)性狀的多目標(biāo)決策分析模型用于黃精種質(zhì)資源的評(píng)價(jià)，并對(duì)評(píng)價(jià)方法和技術(shù)進(jìn)行了規(guī)范。依據(jù)該技術(shù)規(guī)范檢測(cè)了43 個(gè)黃精基源植物種質(zhì)，其中，產(chǎn)自陜西略陽(yáng)、陜西安康、甘肅隴南的黃精，產(chǎn)自重慶武隆、安徽涇縣、廣西賀州、廣西宜州及重慶綦江的多花黃精種質(zhì)既是優(yōu)良的遺傳種質(zhì)材料，在陜西略陽(yáng)地區(qū)的種植環(huán)境下也是優(yōu)良的藥用植物品種。在此基礎(chǔ)上，焦劼等［74］進(jìn)一步嘗試通過(guò)逐步距離壓縮法篩選黃精基源植物核心種質(zhì)，從地理分布不同的9 個(gè)居群，共47 份種質(zhì)材料中篩選出13 份作為核心種質(zhì)，保留的遺傳多樣性在多種評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)下均達(dá)到90%以上，為引種和遺傳育種初步建立了基礎(chǔ)。

3 總結(jié)與展望

隨著我國(guó)居民生活水平的不斷提高，對(duì)于健康的重視程度不斷提升，中醫(yī)藥學(xué)在慢性病、亞健康的醫(yī)療調(diào)理及養(yǎng)生保健方面的作用，特別是在新冠病毒防治方面的作用獲得了人們的廣泛認(rèn)可。中藥材是中醫(yī)藥事業(yè)和大健康養(yǎng)生產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。中藥材傳統(tǒng)上主要來(lái)源于野生資源采挖，產(chǎn)量已不能滿足日益增長(zhǎng)的需求，缺乏保護(hù)意識(shí)導(dǎo)致藥材野生資源枯竭，雖然經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，我國(guó)中藥材產(chǎn)業(yè)得到了快速的發(fā)展，但僅有部分藥材種類具有相對(duì)成熟的生產(chǎn)和評(píng)價(jià)體系。對(duì)于黃精這類基源植物分布廣，遺傳變異和環(huán)境變異大，生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，因依賴營(yíng)養(yǎng)繁殖導(dǎo)致繁殖系數(shù)低、品種退化的藥材，其規(guī)范化栽培、種質(zhì)資源保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用、藥材質(zhì)量控制方面仍然存在較大問(wèn)題，對(duì)于其有效成分積累與環(huán)境互作的機(jī)理機(jī)制仍不清楚。

長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)黃精的研究集中于有效成分的藥理機(jī)制，對(duì)黃精本身的形態(tài)生理及遺傳方面的研究較少，制約了黃精種植產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。近年來(lái)，隨著分子生物學(xué)技術(shù)及代謝產(chǎn)物檢測(cè)技術(shù)在黃精研究上的應(yīng)用，黃精的種質(zhì)資源評(píng)價(jià)和開(kāi)發(fā)方面有了一定的發(fā)展，但由于相關(guān)研究起步較晚，仍存在很多不足之處。在基礎(chǔ)研究方面，主要是基因組測(cè)序以及遺傳轉(zhuǎn)化體系的空白。目前3種黃精基源植物尚沒(méi)有完整基因組數(shù)據(jù)可供參考，導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄組測(cè)序獲得的數(shù)據(jù)分析受到限制，Unigene 數(shù)據(jù)率依然較低，亟需在基因組測(cè)序方面取得進(jìn)展，且3 種黃精基源植物都未建立穩(wěn)定的遺傳轉(zhuǎn)化體系，導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄組獲得的具有增產(chǎn)潛力的基因難以在黃精自身上進(jìn)行功能驗(yàn)證，這嚴(yán)重限制了黃精基因功能的研究和利用。在遺傳資源應(yīng)用方面，仍要加快黃精基源植物的種質(zhì)篩選及品種選育。此前黃精種質(zhì)收集及篩選工作分散且進(jìn)展緩慢，僅僅只有2 個(gè)多花黃精品種經(jīng)過(guò)品種認(rèn)定，但目前黃精基源植物的種質(zhì)評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范以及核心種質(zhì)篩選技術(shù)已經(jīng)初步建立，這一標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用有望大幅提高黃精種質(zhì)資源篩選及品種選育的效率。此外，王世強(qiáng)等結(jié)合轉(zhuǎn)錄組、代謝組和分子標(biāo)記技術(shù)以及現(xiàn)有QR 軟件建立了黃精DNA 指紋圖譜、種源二維碼和相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，極大地方便了種質(zhì)信息的收錄和查詢［75-76］，此類多種生物技術(shù)聯(lián)合、生物技術(shù)與軟件開(kāi)發(fā)結(jié)合將是未來(lái)的主要發(fā)展方向。