東北地區(qū)藥用植物譜效育種理論及應(yīng)用研究

摘要：為保證東北地區(qū)藥用植物的品質(zhì)，提出了一種藥用植物譜效育種方法。該方法是指在藥用植物的培育過程中通過生物效價檢測的方式，確定其化學(xué)指紋圖譜，并根據(jù)圖譜評價藥用植物的有效成分，從而篩選出品種候選對象的育種方法。通過對該育種方法的育種目的、基本流程進(jìn)行理論分析，并對其在藥用植物白花蒲公英和黃花蒿中的實際應(yīng)用進(jìn)行研究得出，譜效育種方法培育出的藥用植物具有成分種類齊全、產(chǎn)量高、質(zhì)量高、抗性強的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：東北地區(qū);藥用植物;譜效;育種

中圖分類號：S35

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200215013

收稿日期：2019-12-16

作者簡介：張瑩瑩（1983-），女，碩士，農(nóng)藝師。研究方向：中藥栽培學(xué)。

引言

為了獲取優(yōu)質(zhì)的藥材首先要保證藥用植物的品種優(yōu)良，為了獲取到優(yōu)質(zhì)的藥材品種，研究學(xué)者們專門針對藥用植物的品種選育進(jìn)行研究，但目前仍沒有一套完整的針對所有藥用植物的育種方案。該領(lǐng)域?qū)W者進(jìn)行了相關(guān)研究[1]，通過全基因組測序，根據(jù)已有的基因集對檢測到的變異進(jìn)行注釋，并與紫蘇常見變異數(shù)據(jù)庫比對分析，最后篩選出30個非同義突變SNPs標(biāo)記作為中研肥蘇1號特征性SNP標(biāo)記，用于紫蘇新品種的 [2]研究，得出右江區(qū)共有藥用植物191科670屬1068種;其中蕨類30科47屬75種，裸子植物7科12屬15種，被子植物154科611屬978種;野生藥用植物961種，栽培藥用植物117種。結(jié)論：本文從種類、科屬構(gòu)成、生長型、入藥部位、用途等方面對藥用植物進(jìn)行了多樣性統(tǒng)計分析，可為右江區(qū)植物資源的保護(hù)與利用提供參考。

由于藥用植物用途的特殊性，品種以及自身的復(fù)雜性，僅僅依靠常規(guī)的育種方法是很難達(dá)到育種目的的。本文針對東北地區(qū)藥用植物，通過創(chuàng)新提出了一種藥用植物譜效育種方法。

1 東北地區(qū)藥用植物譜效育種理論

1.1 育種目的

育種目的是對所有育成藥用植物的品種要求，是指在一定生長條件下，對所有育成的藥用植物應(yīng)具備的一系列優(yōu)良要求指標(biāo)。對于東北地區(qū)藥用植物譜效育種理論而言，完善藥用植物的育種目標(biāo)要先從植物的培育量、品質(zhì)以及抗性全方面考慮。由于目前技術(shù)水平有限，東北地區(qū)大多數(shù)的藥用植物譜效育種很難做到這一點，且藥用植物十分珍貴，用量受到一定的限制，因此品質(zhì)較高的藥用植物在市場中的價值是無法通過提高產(chǎn)量達(dá)到目的的。優(yōu)質(zhì)的抗性對于藥材的品質(zhì)也是十分關(guān)鍵的，因此也應(yīng)當(dāng)作為譜效育種的目的。最后在育種過程中還應(yīng)將藥用植物的成分、種類以及搭配考慮到育種目的當(dāng)中。

1.2 譜效育種基本流程

譜效育種基本流程如圖1所示。

東北地區(qū)藥用植物譜效育種基本流程大致可分為構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)指紋圖譜、建立生物效價、譜效篩選候選對象、鑒定育種品質(zhì)。譜效育種要先確定想要育種的藥用植物的標(biāo)準(zhǔn)指紋圖譜，再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)指紋圖譜建立相應(yīng)的生物效價，通常情況下，選取需要進(jìn)行育種的藥用植物中公認(rèn)的品系、品種以及居群，用于譜效育種[3]。構(gòu)建的方法可以根據(jù)用藥植物的有效成分、種類、以及藥性等確定標(biāo)準(zhǔn)指紋圖譜以及生物效價的組成。同時，在構(gòu)建的過程中要充分體現(xiàn)出用藥植物標(biāo)準(zhǔn)指紋圖譜及生物效價的穩(wěn)定性、系統(tǒng)性以及特征性3大特征。在實際操作時常會出現(xiàn)需要被育種的藥用植物沒有公認(rèn)的品種，這一類藥用植物可通過一些具有代表性的類群進(jìn)行構(gòu)架。

譜效篩選候選對象是為更高地確定優(yōu)良藥用植物品種的基礎(chǔ)，通過各種獲取途徑得到的人工變異體或自然體，需要根據(jù)育種目的選出基本符合育種的生物學(xué)、農(nóng)藝性等特點的變異體，再以此為基礎(chǔ)，利用構(gòu)建的標(biāo)準(zhǔn)指紋圖譜和生物效價再次進(jìn)行篩選，最終獲得與圖譜一致，且藥效較強的變異體，并將其作為譜效育種的候選對象。

對上一步確定的候選對象進(jìn)行分區(qū)域的栽培試驗，并在栽培過程中定期進(jìn)行譜效鑒定，從而判斷在不同的栽培區(qū)域內(nèi)，是否能夠同時滿足譜效育種目的，以此為需要育種的藥用植物進(jìn)行更加客觀、公正的評價[4]。當(dāng)培育出一個達(dá)到育種目標(biāo)的藥用植物，可將其標(biāo)準(zhǔn)指紋圖譜作為自身的化學(xué)條碼，用于確定藥用植物的身份，并以此作為后續(xù)栽培階段控制藥用植物質(zhì)量的依據(jù)。

在實際的東北地區(qū)藥用植物譜效育種過程中，譜效的鑒定需要材料的來源是以一種固定的栽培技術(shù)以及固定的收獲時間下獲取的，對于具有多種藥效的藥用植物而言，在鑒定過程中還應(yīng)當(dāng)將藥用的位置分別進(jìn)行固定。通過上文論述可知譜效育種的過程可以看作是藥用植物品種選擇的過程，同時也是規(guī)范化栽培技術(shù)研發(fā)的過程。通過藥用植物譜效育種可以保證藥材質(zhì)量的穩(wěn)定性和可控性。

2 東北地區(qū)藥用植物譜效育種應(yīng)用研究

2.1 白花蒲公英譜效育種應(yīng)用

白花蒲公英是一種東北地區(qū)常見的藥用植物，菊科，蒲公英屬。多年生草本植物，植株高5～12cm。葉無毛，條形，少狹倒卵形。舌狀花白色，花果期大致在6—8月，是一種可用于退燒的藥用植物[5]。白花蒲公英資源分布十分廣泛，且自然變異較多，不同居群的白花蒲公英形態(tài)特征及化學(xué)成分均存在一定的差異。利用譜效育種的方法從變異的白花蒲公英中選育，不僅可以有效提高其農(nóng)藝性，同時也能達(dá)到十分理想的藥用效果，具體的育種過程如下。

確定白花蒲公英的化學(xué)指紋圖譜以及生物效價標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)白花蒲公英的主要藥用成分以及主要的藥理作用確定其化學(xué)指紋圖譜，利用其退燒效果檢測其生物效價。通過對不同的白花蒲公英進(jìn)行分析，確定選育的品種中的成分含量，并在圖譜中保留部分的共用峰，并占據(jù)其藥性成分的85%以上。

根據(jù)圖譜篩選出譜效育種的候選對象，對于白花蒲公英的各種變異類型分別進(jìn)行培養(yǎng)，并對其變現(xiàn)及農(nóng)藝性進(jìn)行分析，最終確定3個類型的白花蒲公英作為譜效育種的候選對象，并以此作為基礎(chǔ)，通過圖譜分析以及生物效價對候選對象進(jìn)行檢測，最終確定產(chǎn)量較高的類型作為最終的選育品種。

在完成對選育品種的確定后，還需對白花蒲公英的生長發(fā)育環(huán)境以及相應(yīng)的規(guī)范化培育技術(shù)進(jìn)行研究，并在東北地區(qū)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)試驗。在試驗過程中對白花蒲公英的產(chǎn)量、營養(yǎng)成分含量、抗性等特征進(jìn)行監(jiān)測、分析，最終確定白花蒲公英的選育品種。

2.2 黃花蒿譜效育種應(yīng)用

黃花蒿是雙子葉植物綱、菊科、蒿屬，一年生草本植物。根單生，莖高100～200cm，多分枝，葉紙質(zhì)，頭狀花序球形，多數(shù)，總苞片2～3層，植物花朵為深黃色，兩性花約為15朵以上，瘦果小，橢圓狀卵形且相對略扁。花果期大致在8—11月，分布于東北部地區(qū)。黃花蒿是用于清熱、解暑、截瘧、涼血的藥用植物，同時也可用作香料、牲畜飼料等。利用譜效育種對黃花蒿進(jìn)行培育具體的育種過程如下。

確定黃花蒿的化學(xué)指紋圖譜以及生物效價，根據(jù)黃花蒿的主要藥用成分為易揮發(fā)性的成分，主要的藥理作用是用于清熱、解毒，確定將氣相色譜作為檢測黃花蒿的揮發(fā)性成分圖譜，用清熱和解毒的效果作為檢測黃花蒿的生物效價。通過對不同來源的黃花蒿進(jìn)行分析，確定選育的品種以及揮發(fā)性的成分含量。

再根據(jù)其圖譜以及生物效價對譜效育種候選對象進(jìn)行篩選，在對黃花蒿各類變異情況進(jìn)行栽培過程中分析其變現(xiàn)特征，最終確定5個類型的黃花蒿作為培育候選對象，再次利用圖譜及生物效價進(jìn)行對黃花蒿的檢測，最終確定產(chǎn)量較高區(qū)域的選育品種。對于黃花蒿進(jìn)行譜效鑒定的方法與上文白花蒲公英譜效育種相同，不再進(jìn)行過多贅述。

通過白花蒲公英和黃花蒿2種藥用植物的譜效育種應(yīng)用可以看出，利用藥用植物譜效育種的方法能夠有效提高藥用植物的產(chǎn)量，并在一定程度上保證藥用植物的栽培質(zhì)量，進(jìn)一步提高東北地區(qū)藥用植物的栽培水平。

3 結(jié)束語

東北地區(qū)藥用植物譜效育種是以藥用植物的特殊品質(zhì)要求以及特殊檢測方法為基礎(chǔ)，對藥用植物的培育進(jìn)行完善。通過本文敘述可知，構(gòu)建化學(xué)指紋圖譜以及生物效價是培育出優(yōu)質(zhì)藥用植物的關(guān)鍵。通過對構(gòu)建的標(biāo)準(zhǔn)篩選育種可以有效提高藥用植物的生產(chǎn)質(zhì)量，同時在一定程度上降低藥用植物的生產(chǎn)成本。東北地區(qū)藥用植物譜效育種涉及到眾多領(lǐng)域的知識和技術(shù)，例如遺傳學(xué)、化學(xué)、藥理學(xué)等，通過不同學(xué)科之間的滲透、交叉及融合才能完成，因此在后續(xù)的研究中還將對這一方面進(jìn)行更加深入的研究，從而找出進(jìn)一步提升藥用植物質(zhì)量及品質(zhì)的育種方法。

參考文獻(xiàn)

[1] 沈奇，張棟，孫偉，張玉軍，商志偉，陳士林. 藥用植物DNA標(biāo)記輔助育種（Ⅱ）豐產(chǎn)紫蘇新品種SNP輔助鑒定及育種研究[J]. 中國中藥雜志，2017，42（09）：1668-1672.

[2] 黃元河，黃云峰，潘喬丹，梁威，黃秋菊. 廣西百色市右江區(qū)藥用植物資源多樣性研究[J]. 中藥材，2017，40（06）：1274-1279.

[3] 鄧愛華，劉鳳英，謝鵬，王云，湯須崇，孫志勇. 五種藥用植物丙酮提取物的抑菌活性、細(xì)胞毒性和安全性分析[J]. 分子植物育種，2018，16（23）：7849-7855.

[4] 王馨冉. 生物技術(shù)在藥用植物研究與開發(fā)中的應(yīng)用和前景[J]. 科技視界，2018（02）：201-202.

[5] 孫健，沈曉霞，陳加紅，高志偉，吳殿星. 藥用植物三葉青種質(zhì)多樣性與栽培管理的研究進(jìn)展[J]. 科技通報，2018，34（01）：13-17.

（責(zé)任編輯 李媛媛）