我国药用植物育种的现状与发展前景

药用植物是中医药事业的原材料,其质量的优劣直接影响中药系列产品的质量和疗效。药用植物的遗传育种工作对提高中药材的产量和质量起着十分关键的作用,是重要的应用基础研究领域,也是真正实现我国GAP药材标准化生产的前提和基础。药用植物的遗传和品种改良在国内外均已引起重视。该文主要对目前药用植物遗传育种的现状和国内外已经取得的工作成果进行综述,尤其对应用生物新技术进行药用植物育种的成果和今后的研究前景提出了展望和建议。

我国药用植物育种的现状与发展前景

2．4．2多倍体育种。染色体是植物遗传基因的主要载体，因此染色体组倍数性的变化是导致植物产生较大遗传变异、产生新品种的重要方面，植物多倍体一般具有根、茎、叶、花、果的巨型性，抗逆性强，药用成分含量高等特性，这正是药材的优质、高产育种所希望达到的目的，因此药用植物的多倍体育种具有特殊的应用价值和大的增产潜力。

高效毛细管电泳法测定黄芩多倍体株系中黄芩苷的含量

用胶束电动毛细管电泳色谱 (MEKC)法对黄芩中黄芩苷含量进行测定方法学、样品预处理方法试验。采用建立的方法对组织培养诱导获得的 2 0个多倍体株系、黄芩不同部位和不同采收期进行了黄芩苷含量的测定 ;测定结果表明 :绝大部分四倍体株系黄芩苷的含量高于二倍体 ,且明显高于商品药材 ;黄芩主根、须根中黄芩苷的含量最高 ,根皮次之 ,茎叶中含量最低 ;黄芩种子成熟后期和冬季黄芩苷含量较高 ,春季发芽前后黄芩苷的含量就开始下降。研究结果为黄芩药材优良品种选育、黄芩苷含量的测定和黄芩质量评价建立了快速可靠和准确的测定方法。

用于中草药基因工程的双价双-T表达载体的构建

以紫外线和水杨酸诱导后的烟草为材料,对经过修饰的烟草I类几丁质酶和I类β-1,3-葡聚糖酶cDNA进行了克隆和序列分析,然后分别加上Hsr203J启动子和NOS终止子,依次插入到同一个双T植物表达载体130上,获得植物双价双T表达载体。经酶切和PCR鉴定证明构建的载体与预期设计的一致。

高科技、高效益的经济作物——脱病毒草莓

草莓是营养丰富的保健水果,具有栽培容易、当年结果、产量高、经济效益好等优点,各地发展很快。但是草莓在生产上容易感染多种病毒病,感染了病毒病的草莓果子变小、畸形,品质差,叶子皱缩,生长缓慢,一般减产30～80%。并逐年加重。对病毒病目前还没有药剂可以防治。近几年各地先后从美国、日本引进大果型优良品种,在生产上种植2～3年后产量明显下降,草莓果子一年比一年小,产量越来越低,其原因就是病毒病造成的。针对这一生产难题,南京中国药科大学遗传育种教研室经过四年努力。

高科技、高效益的经济作物——脱病毒草莓

草莓是营养丰富的保健水果,具有栽培容易、当年结果、产量高、经济效益好等优点,各地发展很快。但是草莓在生产上容易感染多种病毒病,感染了病毒病的草莓果子变小、畸形,品质差,叶子皱缩,生长缓慢。

丹参多倍体性状和药材质量的关系

以通过组织培养诱导和选育的10个丹参（SalviamiltiorrhizaBge．）多倍体品系为材料，于1993年进行了田间品比试验，评价了药材产量和质量。结果表明：选出的10个品系均表现出典型的多倍体性状，药材（根）质量均较大幅度提高。10个品系中有2个品系的有效化学成分──丹参酮含量高于对照种，其中61－2-22品系为最优品系，不仅丹参酮含量比对照种高79％，而且药材产量也比对照高71．1％，因此平均每个小区生产丹参酮的数量比对照高206％，这一品系已经加速繁殖，供生产上示范推广。

川麦冬脱病毒和组织培养技术的研究

采用茎尖分生组织培养技术,获得了川麦冬的脱病毒试管苗。通过川麦冬组织培养技术的正交试验及优化筛选,筛选出最佳的培养基组成,用于脱病毒苗的快速繁殖。建立了川麦冬根尖染色体鉴定的最佳条件。结果表明,川麦冬最适繁殖培养基MS+BA(6-卞基腺嘌呤)2.0 mg/L+NAA(萘乙酸)0.5 mg/L;川麦冬最佳诱导愈伤培养基:MS+BA1.5 mg/L+IAA(吲哚乙酸)0.1 mg/L+2,4-D(2,4-二氯苯氧乙酸)1.0 mg/L;通过在培养基中添加不同浓度生长素,得到适合川麦冬的生根培养基:1/2MS+IAA 0.5 mg/L+ABT 0.5 mg/L。染色体鉴定结果表明:川麦冬的染色体为2n=68。

白术同源四倍体农艺性状和抗氧化酶活性的研究

为了从12个白术同源四倍体株系中筛选出抗氧化活性高,且长势良好的优良品种,测定了白术田间株系的农艺性状及具有清除活性氧能力的SOD,APX,POD等酶的活性。白术同源四倍体株系表现出根茎叶的巨型性等明显的多倍体性状,四倍体株系SOD,APX,POD的比活力普遍高于二倍体,说明白术同源四倍体具有比二倍体更强的清除活性氧能力,对外界不良环境的影响具有更高的抗逆性。SOD,APX,POD的比活力与鲜重之间有很强的相关性,相关系数分别为0.663,0.798和0.918。因此SOD,APX,POD的比活力可以作为评价植物产量的一条新途径,为优良品种的前期选育研究提供了新的思路。

黄芩组织培养快速繁殖技术的优化

目的 建立和优化黄芩组织培养克隆化快速繁殖技术 ,为保护黄芩的野生资源 ,发展人工资源和探讨育种新途径奠定基础。方法 在组织培养条件下进行黄芩愈伤组织的诱导、分化 ,试管苗复壮和生根等一系列技术优化试验。结果 黄芩试管苗的节、节间都很容易诱导出愈伤组织 ,诱导率均达 10 0 % ,而叶片的愈伤组织诱导率低 ,PP333对黄芩试管苗的生长有着显著的矮壮作用。结论 黄芩试管苗的节是诱导愈伤组织的理想外植体 ,在培养基中适当添加 PP333能显著改善试管苗的素质 ;PP333与激素的配合使用 ,能十分有效地调控黄芩愈伤组织的分化、试管苗的生长与生根 ,并能显著提高移栽成活率。

丹参同源四倍体的诱导、鉴定及有效成分的含量测定

为了提高丹参药材的品质和产量,进行了组织培养多倍体育种技术的研究。把秋水仙素添加到MS培养基上成功地诱导获得了丹参四倍体株系,并进行了多倍体田间农艺性状观察比较和根部产量的测定,进行了多倍体根部药材主要有效化学成分的HPLC测定。结果表明:选出的10个多倍体品系中均表现出典型的多倍体性状,根部药材质量均有较大幅度提高,10个品系中有4个品系的有效化学成分丹参酮含量高于对照品种,丹参酮和丹参素的含量呈明显相关性。

徐长卿组织培养技术的研究

对徐长卿组织培养快速繁殖技术的试验研究结果表明，ＮＡＡ诱导愈伤组织效果优于ＩＡＡ。而ＩＡＡ较适于诱导丛生芽，ＢＡ浓度有较明显的协同作用。因此，在组织培养中激素和生长素的合理配合是达到最佳培养效果的关键。试验结果表明：诱导愈伤组织的最适培养基为Ｍｓ＋ＮＡ１．０ｇ／Ｌ＋ＮＡＡ１．０ｍｇ／Ｌ，诱导丛生芽的最适基为Ｂｓ＋ＢＡ２．０ｍｇ／Ｌ＋ＩＡＡ０．５ｍｇ／Ｌ，而诱导生根的最适培养基为１／２Ｍｓ＋ＮＡＡ１．０ｍｇ／Ｌ．通过三阶段组织培养技术的优化，可以快速繁殖出大批种苗，有效地解决徐长卿药材繁殖速度慢的问题，这一技术可望应用于生产。

白术同源四倍体株系的鉴定和有效成分的含量测定

为了提高白术药材的品质和产量,对组织培养条件下诱导获得的白术(Atractylodes macrocephalaKoidz.)四倍体株系,进行了田间农艺性状的鉴定,同时采用苯酚-硫酸法和高效液相色谱法测定了其水溶性糖和白术内酯的含量。结果表明:优选出的14个多倍体株系表现出典型的多倍体性状,根部药材质量均有较大幅度提高,有8个株系的水溶性糖、白术内酯Ⅰ、白术内酯Ⅲ的产量和含量高于二倍体对照,并初步优选出有效成分含量及产量均高于对照的D69、D88、E72 3个优良品系,为今后进一步选育出产量高品质优的优良白术品种展示了很好的应用前景。

大蒜分生组织培养脱病毒和快速繁殖技术

采用茎尖分生组织培养技术 ,获得了大蒜 (AlliumsativumL .)的无病毒试管苗。通过基本培养基和激素配比试验 ,筛选出最佳的培养基组成 ,进行脱病毒苗的快速繁殖。结果表明 :诱导愈伤组织的最适培养基为 :MS +BA0 .2mg/L +NAA 0 .5mg/L ,月生长率达 12 70倍 ;诱导丛生芽的最适培养基为 :B5+BA 0 .5mg/L +IAA 0 .2mg/L ,丛生芽繁殖系数高达 2 5 5倍 ,技术上达到了快速繁殖规模生产的要求。用电子显微镜反复进行了病毒检测 ,其中有 5个样品脱病毒彻底 ,将作为今后提供无病毒优质种苗的原种苗。

姜的脱毒方法比较与繁殖生根同步化培养技术研究

考察了茎尖大小、热处理催芽结合茎尖培养以及催芽后高温热处理结合茎尖培养等对姜（Zingiber officinale Rosc.）茎尖培养脱毒效果影响,并进行了脱毒姜试管苗的繁殖生根同步化培养基筛选。结果表明,0.3 mm的茎尖能够获得较为理想的成活率、成苗率,并且具有较好的脱毒效果;热处理结合茎尖培养能够提高脱毒效果,且催芽后高温短时间热处理的脱毒效果优于热处理直接催芽;确定脱毒姜繁殖生根同步化培养的最佳培养基为MS＋2.50 mg/L 6-BA＋0.4 mg/L NAA＋0.2~0.3 mg/L ABT,在此培养基上生长的试管苗长势旺盛,根系发达,移栽成活率高。

我国境内几种红豆杉的RAPD分析和染色体鉴定

用随机扩增多态性方法对6个红豆杉品种进行了基因组DNA多态性分析,从64条引物中共筛选出9个引物,获得RAPD谱带96条,其中多态条带(PPB)比率接近44.8%。D=0.60时,可将供试材料分为2类:第一类是西藏红豆杉,第二类包括其它5种红豆杉;D=0.50时,可将供试材料分为3类:第一类是西藏红豆杉,第二类是曼地亚红豆杉,第三类包括其它4种红豆杉;D=0.44时,进一步细分了其它4种红豆杉间的遗传差异,将东北红豆杉与其它3种区分开来。聚类分析结果表明:6个不同的红豆杉种间,中国红豆杉与南方红豆杉的亲缘关系最近,西藏红豆杉与曼地亚红豆杉的亲缘关系最远。几种红豆杉在染色体数目上并无差异。

姜种质资源离体保存技术研究

采用正交实验设计,研究了生长调节素、渗透压、温度等因素对姜种质资源离体保存的影响,以期建立姜种质资源离体保存技术体系,并通过生长恢复与遗传稳定性考察对保存材料进行初步评价。结果表明:生长调节剂、渗透压、温度等因素对姜种质资源的离体保存均有显著影响,最终确定姜离体保存的最佳保存方法为:MS+蔗糖60g/L+琼脂4.0g/L+甘露醇10g/L+矮壮素(CCC)2.0mg/L+多效唑(PP333)2.0mg/L+脱落酸(ABA)2.0mg/L,培养条件为光照时间14～16h/d,光照强度1 500lx,温度20℃,在此条件下保存300d,存活率在50%以上,保存材料生长恢复情况良好,染色体保持稳定。

白术不定根的高效诱导及悬浮培养研究

对白术试管苗不定根的诱导和离体培养进行了系统研究。通过在培养基中添加不同浓度的蔗糖和生长素,筛选并建立了能够从白术叶片有效诱导不定根的最适培养基:MS+蔗糖4%+NAA(α-萘乙酸)2.0 mg/L;通过正交试验的方法对所得到的不定根进行悬浮培养研究,得到最适培养基:MS+蔗糖3%+NAA1.0 mg/L+ABT(生根粉)0.5 mg/L。对悬浮培养得到大量根在最适培养基上进行继代培养并测定得到生长曲线。同时,使用高效液相对不定根和药材进行对比分析,发现培养物中含有和作为中药材的白术根茎中相同的各类化学成分。为白术中有效成分的获得手段提供了一种新思路;证明了某些中药植物药用部位可以成功地进行单独培养,并且预示有可能通过发酵罐培养获得大量目的产物。

浙江贝母组织培养材料的染色体显微鉴定技术

对浙江贝母组织培养材料进行了染色体显微鉴定技术和方法的研究。通过对组培材料的取材时间、预处理药剂的选择、浓度、时间、离析方法、离析药剂、浓度和时间以及不同取材部位(根尖、愈伤组织、芽尖)的系统试验获得了较佳制片效果,表明本染色体显微鉴定技术能较好地用于贝母离体组织培养材料的鉴定。