中藥材貝母遺傳改良與快繁技術(shù)研究進(jìn)展

　　摘 要:貝母為常用中藥材之一,近年來其用量不斷增大,產(chǎn)量供不應(yīng)求。本文綜述了國內(nèi)外對貝母的遺傳改良和快繁技術(shù)的研究進(jìn)展,包括貝母的自然變異育種、雜交育種、多倍體育種以及組織培養(yǎng)育種。
　　關(guān)鍵詞:貝母遺傳改良組織培養(yǎng)
　　中圖分類號:S513文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2011)01(c)-0003-02
　　
　　中藥貝母系百合科貝母屬植物的鱗莖,具有清熱潤肺、化痰止咳之功效[1]。全世界貝母屬約有130種,主要分布在北半球南溫帶地區(qū),尤以地中海地區(qū)、亞洲東部至中部和北美洲的種類為多。據(jù)《中國植物志》記載,我國產(chǎn)20種和2個變種,其中四川(8種)和新疆(6種)種類最豐富[2]。李萍等[3]通過廣泛調(diào)查和標(biāo)本采集鑒定出27種(包括變種)貝母屬植物,并對調(diào)查收集的23種貝母藥材性狀進(jìn)行了描述。根據(jù)藥材的來源,貝母的原植物有川貝(F.cirrhosa)、浙貝(F.thunbergii)、伊貝(F.pallidiflora)、平貝(F.ussuriensis)、板貝(湖北貝)(F. hupehensis)5個類別[1]。而在中醫(yī)處方上,則多根據(jù)貝母的藥理性質(zhì)、化學(xué)成分和功效劃分為川貝和浙貝2大類[1]。
　　但是,因貝母一般是用鱗莖繁殖,除去留種后只有1/2-1/3的鱗莖可供藥用,實(shí)際產(chǎn)量低,用種子繁殖的貝母生長年限長,需要4-5年才可收獲用作藥材。與此同時,貝母灰霉病、根腐病發(fā)病嚴(yán)重,致使其產(chǎn)量和規(guī)模受到很大的限制。因此,抗病貝母新品種的選育及其快繁體系的建立是產(chǎn)業(yè)開發(fā)之關(guān)健。
　　
　　1貝母遺傳改良
　　1.1 遺傳多樣性、品種鑒定與自然變異育種
　　分子技術(shù)為植物種屬的驗(yàn)證與質(zhì)量控制提供了一種快速、高通量的檢測方法,可應(yīng)用于貝母種的遺傳多態(tài)性研究,從分子水平上鑒別貝母基因型及不同種類。
　　蔡佩欣等[4]最早利用分子技術(shù)研究了貝母的遺傳多樣性,此后該項(xiàng)技術(shù)被廣泛用于貝母遺傳多樣性的研究之中。Nina等[5]采用ITS、matK、rpll6基因?qū)�來源于地中海和北美洲�?7種貝母進(jìn)行了系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系的研究。李玉鋒等利用RPAD技術(shù)對8種貝母種質(zhì)資源遺傳多樣性進(jìn)行了分析,陸含等通過RAPD技術(shù)對浙貝母的多子、寬葉、狹葉(浙貝1號)和嶺下4個品種和貝母屬的浙貝、川貝、皖貝、東貝、伊貝5個種的遺傳多樣性進(jìn)行了分析,研究表明:4個品種之間,多子貝母與其他3個品種間遺傳分化較大;其中東貝與浙貝親緣關(guān)系最近,伊貝與其他貝親緣關(guān)系最遠(yuǎn);篩選到的分子標(biāo)記對于浙貝不同品種和貝母不同種的鑒別具有重要的意義。黎開強(qiáng)等利用ISSR分子標(biāo)記技術(shù)對川產(chǎn)10個種1變種共19份材料進(jìn)行分析,研究表明，ISSR標(biāo)記適用于川產(chǎn)貝資源的遺傳多樣性研究,但藥典收載的川貝藥材的4種基原植物種間及其與其他川產(chǎn)貝屬各物種間尚不能僅通過采用ISSR標(biāo)記技術(shù)進(jìn)行分子鑒定。此外,ISSR聚類結(jié)果同川產(chǎn)貝母資源的地理分布有一定關(guān)系。
　　陳軍勝等收集了9個浙貝地方品種,從形態(tài)、抗病性、生物堿含量和產(chǎn)量等幾方面加以比較,篩選出了綜合性狀較好的多籽品種;他們還從多籽品種中分離出20個自然變異株系,經(jīng)4年的優(yōu)選和純化,形成了1個性狀穩(wěn)定的新品種“梅園1號”。經(jīng)鑒定該品種的生育特性、抗病和產(chǎn)量性狀等明顯優(yōu)于其他品種。
　　1.2 雜交育種
　　與其他作物相比,中藥材雜交育種的報(bào)道較少。王志安等選用3個代表性的農(nóng)家品種進(jìn)行雜交,獲得了品種間及其與3個近緣種間的雜種后代。研究發(fā)現(xiàn)F1的種子和鱗莖有休眠現(xiàn)象,10℃的低溫、GA和6-BA對休眠的解除均有促進(jìn)作用,且10℃是加代比較合適的溫度。
　　阮漢利等以利川貝Fritillaria lichuanensis P. Li et. C.P.Yang為父本,湖北貝F. hupehensis Hisiao et K.C.Hsia為母本雜交,進(jìn)行有性繁殖,具有結(jié)實(shí)率高、種子飽滿、發(fā)芽率高、病蟲害少、成本低等特點(diǎn)。對其化學(xué)成分進(jìn)行了測定,發(fā)現(xiàn)其成分和母本相似,為貝母的育種提供新的思路。
　　1.3 多倍體育種
　　植物多倍體一般具有根、莖、葉、花、果的巨型性,抗逆性強(qiáng),藥用成分含量高等特性,這正是中藥材優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)育種所希望達(dá)到的目的,因此中藥材的多倍體育種具有較高的應(yīng)用價值和增產(chǎn)潛力。
　　浙貝母是二倍體植物,王志安等用不同濃度的秋水仙堿處理野生浙貝母×細(xì)葉浙貝母的F1種子,研究發(fā)現(xiàn)用0.20%的秋水仙堿處理濕種子F1和干種子的加倍成功率最高,分別為33.62%和10.17%。變異株具有典型的多倍體特性,生長旺盛,葉片增厚,葉色深綠,氣孔增大,根系肥大。細(xì)胞學(xué)觀察表明,變異株的染色體數(shù)已加倍成2n =48。但因?yàn)榇朔N育種引起了植物體染色體數(shù)目,遺傳物質(zhì)的改變而限制了它的應(yīng)用。
　　
　　2 貝母離體快繁技術(shù)
　　植物離體培養(yǎng)具有繁殖率高、生長周期短、遺傳背景一致、成本低與方便管理等優(yōu)點(diǎn)。浙貝母的組織培養(yǎng)培始于1977年[13],這也是貝母屬最早的組織培養(yǎng)工作。其過程是將幼葉、花梗、花被片和子房分別培養(yǎng),形成愈傷組織,由愈傷組織表面形成小鱗莖及根。其后組培技術(shù)相繼被應(yīng)用到平貝、伊貝、川貝等貝母屬中藥的育種之中。
　　2.1 平貝母
　　唐巍等通過對培養(yǎng)條件對平貝母愈傷組織分化的影響的研究表明,MS基本培養(yǎng)基有利于不定芽的誘導(dǎo),N6培養(yǎng)基有利于體細(xì)胞胚的誘導(dǎo)。在MN培養(yǎng)墓上,隨著蔗糖濃度的升高,不定芽發(fā)生能力下降,體細(xì)胞胚發(fā)生率升高。繼代時間越長,不定芽及體細(xì)胞胚的發(fā)生能力均下降。體細(xì)胞胚胎發(fā)生的最佳繼代周期時問是21天,不定芽生的最佳繼代周期時間是28天。且繼代過程中存在著廣泛的染色體變異。隨著繼代培養(yǎng)的進(jìn)程,二倍體細(xì)胞頻率逐漸減少,亞二倍體和超二倍體細(xì)胞頻率逐漸增多、同時也出現(xiàn)有單倍體和四倍體細(xì)胞。在繼代的愈傷組織中還觀察到了無絲分裂、微核及染色質(zhì)遷移等現(xiàn)象。
　　張美萍等以平貝母鋅莖為外植體,以MS為基本培養(yǎng)基,比較了不同水平外源激紊對愈傷組織生長及生物堿含量的影響。
　　馮穎等以野生平貝母根尖為外植體,采用均勻設(shè)計(jì)法篩選出其最適合的胚性愈傷組織及胚性細(xì)胞復(fù)合體誘導(dǎo)、體細(xì)胞胚胎發(fā)育及植株再生的培養(yǎng)基,建立了平貝母體細(xì)胞胚胎發(fā)生體系。對不同階段培養(yǎng)材料的形態(tài)結(jié)構(gòu)及超微結(jié)構(gòu)的觀察證明了平貝母體細(xì)胞胚胎的發(fā)育過程。
　　2.2 伊貝母
　　王侖山等(1989)在伊貝母體細(xì)胞胚誘導(dǎo)研究中認(rèn)為,體細(xì)胞胚的發(fā)生方式,大多數(shù)是由愈傷組織的表面細(xì)胞產(chǎn)生的,即外起源,但也有處于愈傷組織內(nèi)部的,即內(nèi)起源。由體細(xì)胞胚發(fā)育而來的再生植株染色體數(shù)目較為穩(wěn)定,而不像愈傷組織分化而來的的再生植株染色體數(shù)目存在著廣泛的變異,從而進(jìn)一步證明了體細(xì)胞胚是由類胚的方式發(fā)育而來的,類似于一個細(xì)胞代替了一粒種子的繁殖。以上研究結(jié)果克服了組織培養(yǎng)中再生植株遺傳嵌合體的問題,為細(xì)胞水平上進(jìn)行遺傳選擇及突變育種等開辟了一條理想途徑。
　　樊君等研究了伊貝母細(xì)胞懸浮培養(yǎng)過程中接種量、培養(yǎng)方式和激素濃度對細(xì)胞生長的影響,測得細(xì)胞生長周期為19-24d;懸浮培養(yǎng)細(xì)胞中總生物堿和西貝素含量均高于栽培鱗莖。
　　徐元紅等對伊貝母和平貝母的胚狀體的誘導(dǎo)條件進(jìn)行對比性研究,在胚狀體的早期分化中,可概括地劃分為兩個基本階段:(1)誘導(dǎo)細(xì)胞具有胚胎發(fā)生的能力;(2)去除誘導(dǎo)因子,以保證胚狀體的充分發(fā)育。結(jié)果發(fā)現(xiàn):平貝母胚狀體誘導(dǎo)較伊貝母容易,但伊貝母更容易分化鱗莖。
　　翟西峰等采用酸性染料比色法和薄層掃描法,分別測定伊貝母外植體培養(yǎng)獲得愈傷組織和芽中的總生物堿和貝母堿的含量,研究發(fā)現(xiàn)在MS、N6、ER培養(yǎng)基中生長22d,芽中兩者含量明顯高于愈傷組織,其中ER培養(yǎng)基中兩者含量最高。
　　2.3 其他貝母
　　羅偉人研究發(fā)現(xiàn),BA2-4mg/L、2.4-D l-2mg/L、NAA0.5-1mg/L、KT1-3mg/L的配合使用對湘貝母、浙貝母磷莖的愈傷組織誘導(dǎo)以及促進(jìn)芽的形成有明顯的作用。張浩等以中華貝母初萌發(fā)幼莖為外植體,在MS培養(yǎng)基上用NAA、2,4-D、6BA、KT等四種植物激素不同組合對其進(jìn)行誘導(dǎo),并以MS+NAA lmg/L +6BA 0.5mg/L為繼代培養(yǎng)基,進(jìn)行再生小鱗莖、器官分化以及體細(xì)胞胚形成的研究。結(jié)果表明,在組織培養(yǎng)中,中華貝母再生鱗莖可通過三種方式產(chǎn)生。
　　趙玉宏等為提高湖北貝母的組織培養(yǎng)的快繁系數(shù),研究了外植體來源和取材時間對湖北貝母愈傷組織誘導(dǎo)的影響,結(jié)果表明,湖北貝母愈傷組織的誘導(dǎo)以出苗期誘導(dǎo)效果最好,鱗莖的誘導(dǎo)率最高。
　　綜上所述,國內(nèi)外學(xué)者在貝母遺傳改良方面已做了許多研究,特別是近年來隨著貝母用量的增多,研究逐步深入,研究材料和范圍進(jìn)一步擴(kuò)大,但仍然以平貝母和伊貝母以及浙貝母為主;育種技術(shù)由比較單一向豐富多彩轉(zhuǎn)變。另外,胚狀體和器官誘導(dǎo)一般能夠?qū)崿F(xiàn),但其形成過程的尚缺乏進(jìn)一步的深入研究,對形態(tài)建成過程中的生理生化變化研究較少,僅在過氧化物同工酶等方面有初步探索,仍尚未得出明確結(jié)論。因此,十分必要將現(xiàn)代生物技術(shù)和傳統(tǒng)育種技術(shù)有機(jī)結(jié)合,將成熟的育種經(jīng)驗(yàn)引入到貝母屬植物育種之中。對誘導(dǎo)獲得的優(yōu)良品系,利用現(xiàn)代儀器分析技術(shù)測定功效成分,并針對性進(jìn)行產(chǎn)量、抗病蟲、耐逆性的試驗(yàn),加快優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、多抗貝母良種的選育。
　　
　　參考文獻(xiàn)
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　　[5]陳軍勝,王志安.浙貝母“梅園1號”的選育.中藥材,1993.
　　

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