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植物优良品种-棉花、玉米、薄荷、水稻、药材
植物优良品种-棉花、玉米、薄荷、水稻
优良品种在农业生产乃至在国民经济中具有不可替代的重要作用。专家预言:“种子将成为今后国际农业竞争乃至国际经济竞争的新焦点”、“谁掌握了种子谁就掌握了世界”。因此许多国家都把种子改良和优良品种推广作为发展国民经济和参与国际竞争的战略措施。
近年来种子产业已日趋国际化,种子国际市场竞争也日益激烈。如美国的先锋公司在世界上建立了育种站140个,所选育的玉米种子在全世界170多个国家销售,约占世界玉米种植面积的 22%;美国的岱字棉公司棉花种子已销售到世界 13个产棉国。目前,国际上一些大的跨国种子公司正在瞄准中国巨大的种子市场,选育适宜我国种植的作物品种,这种咄咄逼人的态势对我国种子产业构成了更加严峻的挑战。据联合国粮农组织统计分析,近几十年来,优良品种在全球农作物增产中的作用占25%以上。新中国50年的农业发展史中,在提高单产的农业技术中,优良品种的作用一般为20%~30%,有的高达50%以上,农作物的品种选育是种子工程的第一个重要环节和核心组成部分,它通过改造农作物的遗传个体和群体结构,创造和选育适合人类生产、生活所需要的农作物新品种及培育农作物新品种所需要的新育种材料、亲本材料,并通过种子生产、加工、推广等一系列环节,发挥优良品种在农业增产中的重要作用。所以说品种选育是种子工程体系中的源头、龙头和基础,是种子产业化的突破口和瓶颈。
当前,育种技术日新月异,现代农作物育种技术已发展成为集遗传、育种、栽培、病理、昆虫、生物统计、生理生化、生物技术、农业物理、农业气象等学科领域的综合性工程科学。在现代育种手段中,除常规技术外,生物技术、基因工程、杂种优势利用,离子束育种,辐射育种、航天育种等已被广泛应用到育种研究中。
中药材种质工程无疑应属于农作物种子工程的一部分。尤其目前正值我国加快中药现代化、标准化、国际化的进程,中药产业正面临着前所未有的机遇和挑战。中药产业的发展必须从源头抓起,种质资源和优良品种选育的研究凸显其重要地位。
常规的药用植物优良品种获得的主要途径有,一是通过系统选育的途径从野生或栽培品种中筛选。二是通过杂交育种获得优良品种。前者多采用连续的人工选择方法,后者是有性杂交和无性杂交,但常常采用的是有性杂交。有性杂交就是采用不同特性的亲本植物进行交配。杂交所产生的种子为杂种,它具有较强的生命力、较优良的性状和容易变异等特征,从杂种中容易选择和培育出人们所需要的优质高产新品种。无性杂交是将两个具有不同性状的亲本植物进行嫁接愈合获得无性杂种。从无性杂种中亦可选择和培育出优质高产的新品种。连续的人工选择是选种工作一项最基本最重要的方法,通常采用连续不断地从栽培植物的大田中或杂种后代的试验地里,选择具有优良性状的单株或群体,并用人工的方法加以定向培育,形成优质高产品种。
药用植物的野生或栽培群体中均存在着许多种内多样性的变异类型,尤其对于栽培历史较长的品种更是如此,通过收集、鉴定、比较和评价这些宝贵的变异类型或品系,分析这些变异类型的遗传分化程度、规律及遗传多样性水平,并加以繁殖,对药用植物优良品种选育有重要意义。我国药用植物中有200多种为人工栽培,这些品种由于栽培历史悠久,劳动人民在长期的优良品种选育生产实践过程中积累了丰富经验,发现了许多种内变异类型,如山栀子品种存在6种类型,川麦冬由3种类型组成的混杂类群,木瓜有3种类型,栀子有6种类型。甘草为一种多基源药材,《中国药典》(2000版)收载乌拉尔甘草Glycyrrhiza uralensis Fisch、胀果甘草G.inflata Batal.和光果甘草G.glabra L.。药材市场常把黄甘草G.eurycarpa P.C.Li和腺毛甘草G.glandulifera Kov.当作甘草入药。《中国植物志》第四卷将黄甘草和腺毛甘草分别归并入胀果甘草和光果甘草。通过上述五种甘草的ITS序列的研究,结果证明黄甘草和胀果甘草,腺毛甘草和光果甘草的ITS序列相同,从而支持了《中国植物志》将黄甘草并入胀果甘草、腺毛甘草并入光果甘草,一起作为中药甘草的基源,解决了对甘草基源的争议。通过调查、整理、系统评价从中发现一些优优良品种质和栽培类型,并从这些变异类型中优选出遗传性相对稳定的药用植物优良品种。
系统选育优良品种是药用植物栽培中的一项重要措施,多年来人们在长期的生产实践中培育出很多优良品种,例如地黄有金状元、小黑英、大黑英、银状元等多种农家品种,其中优良品种金状元、武涉1号、黑英比劣种产量提高l~3倍;北京1号、2号品种,在贫瘠土地栽培,同样可获得高产。红花中的川红1号的产量比普通品种提高1倍等。高尔谦对苦杏仁品种进行优选,通过主要活性成分苦杏仁苷的测定,确认山杏仁为优良品种,具有仁大,苦杏仁苷含量高,可取代甜杏仁。从人参的大马牙、二马牙、圆膀圆芦、长脖等变异类型中,系统选育大马牙、二马牙等优良农家类型;从附子的南瓜叶、丝瓜叶、花叶等变异类型中,选出南瓜叶优良农家类型,经推广比较,其产量以南瓜叶类型为最高;浙贝母有宽叶型、铁杆型,杭州药物试验场选育出的浙贝母新品种“新岭1号”比传统品种增产ll%左右;浙江鄞县浙贝母研究所选育出鄞贝l号、2号及系统三种,鄞贝1号具有抗逆性强,出苗快,发病率轻,产量高等特征,其产量比鄞贝2号增加11.1%,比系统增加20.17%;杭州药物试验场从延胡索栽培品种中选出56个优良株型,其中大叶品系比普通品种增产22.12%,比小叶品系增产25.28%。此外,怀地黄、瓜蒌、金荞麦、穿心莲、木瓜、金鸡纳等药用植物都从栽培品种中选育出优良的品系或新品种,这些优良类型或品系间的产量和有效成分含量亦不同。
杂交育种是卓有成效的传统育种方法之一。试验证明,杂种后代一般含有双亲的生物学特征或性状。江苏海门地区用薄荷的68—7和409两个品种,采用杂交方法育成薄荷新品种“海香1号”,兼有双亲的生长旺和品质优的特点,每公顷产鲜草5万kg,可得13-15kg薄荷油,含薄荷脑 85%以上,含脂2.5%以下;江西1号品种含薄荷油2.64%~4.24%,比胜利薄荷含油量高1~4倍;中国医学科学院药物研究所,用地黄的两个品种新状元和武涉1号杂交育成“北京1号”;用小黑英和大青英杂交育成“北京2号”,每公顷产鲜品 1.05-1.875万kg,高产者可达2.25-3万kg,已在京郊大面积推广生产。药植所采用杂交育种进行天麻的优良品种选育研究,通过天麻的品种之间多年的正交与反交实验,培育出4个杂交品种,其中有3个高产品种,而且遗传稳定性强,可以大面积推广栽培。在甜菊的各种优良品种选育方法中,含甙量测定选择R—A型优良单株是直接有效的方法。其单株选择推广,不仅标志着甜菊糖原料生产由实生群体有性繁殖栽培阶段进入R—A型优株无性繁殖栽培的优良品种化,而且也标志着甜菊糖生产由St甜菊糖阶段进入R—A型甜菊糖的优质化阶段。无性繁殖是保持甜菊优良品种特性的较好方法。
20世纪初开始建立并在当今起主导作用的常规育种模式在优良品种选育上发挥了重大作用,但由于其工作量太大、时间过长、育种目标难以把握、存在仅利用有限的种内杂交优势等不足之处,因此在许多方面如数量性状是受限制的。随着科学技术的不断发展,现代生物技术可以打破物种的界限,有计划、有目的地创造出极其丰富的变异类型,使目前常规育种技术难以实现和不敢想象的新品种培育成为可能,同时使育种时间大大缩短,育种目标的准确性大大提高。目前,辐射诱变、细胞杂交、组织培养技术、分子标记技术、转基因技术等已在作物育种中得到应用,显示出强大的生命力。
诱变育种取得了一定进展。如远泓等用富民隆诱导出板蓝根四倍体,其植株的叶与根的平均鲜重和干重,比对照组高73.8%,活性成分靛玉红(Indirubin)含量增加24.8%,以菘蓝素B (IsantanB)计算,吲哚甙的含量可增加25%;第二军医大学用0.05%-0.5%浓度秋水仙碱处理菘蓝萌发种子,或用0.05%~0.03%的秋水仙碱溶液处理幼苗生长点,获得四倍体植株。山东烟台药材站等单位用秋水仙碱处理牛膝萌发种子,也得到多倍体植株,这种变异株根部肥大、木质化少,比正常植株增产一倍以上。辽宁省农科院用镭铍中子源2×106或173G产生的γ-射线512—1024伦琴照射延胡索块茎,获得第一代和第二代连续增产的效应。
采用花药培养或胚珠培养技术是进行单倍体或三倍体育种的有效手段,目前怀地黄、薏苡仁、乌头,人参、枸杞子、百合、四季桔等药用植物通过花药培养已经诱导出单倍体植株,为进一步育种打下了基础;柑桔、枸杞胚乳培养已诱导出三倍体植株。山东大学生物系和上海生化研究所运用胚珠试管受精方法,克服了怀地黄自交不孕现象,为选育怀地黄高产杂种奠定了基础,为杂种优势的利用开辟了新路。曼陀罗、龙胆、枸杞子等药用植物的原生质体培养,体细胞杂交的研究也在进行,正在探索其实际应用的可能性。
在优良品种品系选育方面,DNA分子标记技术正日益显示出其优势。我们知道植物种内所有个体及其遗传性状的基因构成了该物种的基因库,其中可能蕴藏着丰富的已知的或未知的有益基因,如控制高产、抗病、抗逆等优良性状的基因和控制有效成分代谢途径和代谢速度的基因,通过研究药用植物基因组特征,建立药用植物优优良品种系基因库标准基因图谱,最终阐明功能基因组顺序结构的调节机理以及与有效成分的相关性,一方面可以对其有效成分的含量加以准确的控制,提高有效物质的产量和减除有害成分,另一方面还可用于转基因药用植物的构建和解决濒危药用植物的可持续利用。随着遗传基因图谱研究资料的积累,已逐渐揭示出控制农作物产量和其它重要农艺性状的关键基因位点在染色体上分布的模式。DNA分子标记技术已用于体细胞杂种、突变体、嵌合体、珠心苗与合子苗的鉴定,连锁图谱的构建(分子作图的意义),分析种间基因流动及外源导入基因的追踪,基因标记及追踪育种过程,如通过RAPD分析可以找出与靶基因连锁的标记,进行定位。一般来说,一次反应中可检测基因组的多个位点,既可定位在某一特定DNA区域特定基因(目标基因),也可为分子图谱上某一区域增加新的DNA标记。在杂交育种过程中,双亲遗传物质的交换与重组是产生变异的基础,但在实践中一直缺乏对这一过程详细了解的有效手段。有人用RAPD技术对农作物育种过程中亲子遗传关系进行了研究。采用现代分子生物学技术和手段选育药用植物优良品种品系具有下列优点:省却进行人工接种诱发、测交等大量费工费时的田间工作;不受基因显隐性关系的限制;选择的准确性高;应用RFLP等分子标记技术在苗期即可检测到目的基因的存在,能从容准确地选择单株进行回交,省时、省事;可以较客观地揭示品种资源在基因型上的多样性,依据品种资源在 DNA水平变异程度来制定方案,将更能满足药用植物育种的长期需要。近年来,一种全新的育种方法一一早代(第1II代之前)回交QTL法应运而生。这是一种以基因选择为基础,以分子连锁图的应用和传统育种技术相结合为主要手段的育种方法。如果把这种新技术应用于药用植物育种研究可以克服经典育种学研究中许多难以克服的困难,因此开展药用植物QTL的研究将成为药用植物育种的一个重要方向。
尽管如此,药用植物育种工作还不容乐观,研究基础还很薄弱,在栽培的200多种中药材中,经选育的优育品种不足20种,大多数中药材还没有进行过种质资源调查,更缺乏经典遗传育种学各项遗传参数的研究资料的积累,许多方面还不具备应用新技术的条件,一些选育出来的优良品种没有很好地推广,如中国医学科学院药用植物研究所选育的人参新品种,至今没有得到有效推广。中药材种子的选育和生产远远落后于农作物种子的选育和生产,这虽然与中药材栽培、引种的历史和难度有关,但机制不活是其主要原因。育种是一项艰苦的创造性的工作,需要有各方面的条件作保障。一要拥有一批掌握现代育种技术的创新人才,这就要求形成一个人才培养和引进的机制;二要确保育种科研正常进行所需的经费,需要有一个稳定的资金投入机制;三要具有保证育种工作有效进行的现代化科研场所,确立一个设施设备的更新机制;四要依法保护育种者的各种权益,建立和完善种子技术专利保护和技术转让等机制。
因此,在开展药用植物经典育种学研究的同时,还应该加快现代分子育种学技术和手段的引进,加快药用植物优良品种的选育工作。在开展药用植物的优良品种选育时一定要有针对性地把握好选种的目标。选种的目标应根据需要来确定,如以提取有效成分为目的应选择成分含量高的品种或类型。对于一些常用的大宗重要中药材则应选择高产优质的品种或类型;花类药材应选药用部位集中,便于机械化采收的品种或类型;种子、果实类药材应选果大粒重产量高的品种;生长周期长的药材则应选早熟品种。此外,更应重视选择抗逆性强的品种如抗病虫害、抗寒、抗涝等。
在品种选育中,收集和保存动植物种质资源是中药农业新品种的遗传育种基础,要充分挖掘、搜集、整理、利用宝贵的种质资源,建立全国性或区划性药用动植种质资源基因库,充分发挥我国资源丰富、种类繁多的优势,提高育种成效。
一个优良品种在农业生产中推广应用,每年均需要提供一定数量的该品种的原种(要Stock—一原种,保持一定基因型的培养物,随时可提供属于该基因型的生物,杂交种需要的杂交亲本一一编者),通过原种扩繁得到所需数量的子一代种,供生产上应用。为了获得充足的原种,育种单位必须建立原原种扩繁基地(包括中试开发基地)。当前,中药农业科研成果转化率不高,一个重要原因就是优良品种繁殖基地及中试开发基础建设环节薄弱,影响优良品种的推广应用。建议加大原原种基地建设的力度。
药用植物品质在中药材各项技术经济指标中具有举足轻重的位置,中药材优良品种纯度鉴定成为种子工程实施的重要环节,应加快中药材品种品质标准的制定,比照农作物种子管理办法,实行中药材种子专业化生产和规范化经营,逐步将中药材种子质量管理纳入法制轨道。要建立完善的区域性优良品种质量监督检验机制,逐步形成严格的种子质量认证制度,对种子进行生产到销售的全过程质量监控。符合国家优优良品种子质量标准的,发给认证证书,以保纯度、保种性、保种子质量和标签的真实性。

优良品种在农业生产乃至在国民经济中具有不可替代的重要作用。专家预言:“种子将成为今后国际农业竞争乃至国际经济竞争的新焦点”、“谁掌握了种子谁就掌握了世界”。因此许多国家都把种子改良和优良品种推广作为发展国民经济和参与国际竞争的战略措施。
近年来种子产业已日趋国际化,种子国际市场竞争也日益激烈。如美国的先锋公司在世界上建立了育种站140个,所选育的玉米种子在全世界170多个国家销售,约占世界玉米种植面积的 22%;美国的岱字棉公司棉花种子已销售到世界 13个产棉国。目前,国际上一些大的跨国种子公司正在瞄准中国巨大的种子市场,选育适宜我国种植的作物品种,这种咄咄逼人的态势对我国种子产业构成了更加严峻的挑战。据联合国粮农组织统计分析,近几十年来,优良品种在全球农作物增产中的作用占25%以上。新中国50年的农业发展史中,在提高单产的农业技术中,优良品种的作用一般为20%~30%,有的高达50%以上,农作物的品种选育是种子工程的第一个重要环节和核心组成部分,它通过改造农作物的遗传个体和群体结构,创造和选育适合人类生产、生活所需要的农作物新品种及培育农作物新品种所需要的新育种材料、亲本材料,并通过种子生产、加工、推广等一系列环节,发挥优良品种在农业增产中的重要作用。所以说品种选育是种子工程体系中的源头、龙头和基础,是种子产业化的突破口和瓶颈。
当前,育种技术日新月异,现代农作物育种技术已发展成为集遗传、育种、栽培、病理、昆虫、生物统计、生理生化、生物技术、农业物理、农业气象等学科领域的综合性工程科学。在现代育种手段中,除常规技术外,生物技术、基因工程、杂种优势利用,离子束育种,辐射育种、航天育种等已被广泛应用到育种研究中。
中药材种质工程无疑应属于农作物种子工程的一部分。尤其目前正值我国加快中药现代化、标准化、国际化的进程,中药产业正面临着前所未有的机遇和挑战。中药产业的发展必须从源头抓起,种质资源和优良品种选育的研究凸显其重要地位。
常规的药用植物优良品种获得的主要途径有,一是通过系统选育的途径从野生或栽培品种中筛选。二是通过杂交育种获得优良品种。前者多采用连续的人工选择方法,后者是有性杂交和无性杂交,但常常采用的是有性杂交。有性杂交就是采用不同特性的亲本植物进行交配。杂交所产生的种子为杂种,它具有较强的生命力、较优良的性状和容易变异等特征,从杂种中容易选择和培育出人们所需要的优质高产新品种。无性杂交是将两个具有不同性状的亲本植物进行嫁接愈合获得无性杂种。从无性杂种中亦可选择和培育出优质高产的新品种。连续的人工选择是选种工作一项最基本最重要的方法,通常采用连续不断地从栽培植物的大田中或杂种后代的试验地里,选择具有优良性状的单株或群体,并用人工的方法加以定向培育,形成优质高产品种。
药用植物的野生或栽培群体中均存在着许多种内多样性的变异类型,尤其对于栽培历史较长的品种更是如此,通过收集、鉴定、比较和评价这些宝贵的变异类型或品系,分析这些变异类型的遗传分化程度、规律及遗传多样性水平,并加以繁殖,对药用植物优良品种选育有重要意义。我国药用植物中有200多种为人工栽培,这些品种由于栽培历史悠久,劳动人民在长期的优良品种选育生产实践过程中积累了丰富经验,发现了许多种内变异类型,如山栀子品种存在6种类型,川麦冬由3种类型组成的混杂类群,木瓜有3种类型,栀子有6种类型。甘草为一种多基源药材,《中国药典》(2000版)收载乌拉尔甘草Glycyrrhiza uralensis Fisch、胀果甘草G.inflata Batal.和光果甘草G.glabra L.。药材市场常把黄甘草G.eurycarpa P.C.Li和腺毛甘草G.glandulifera Kov.当作甘草入药。《中国植物志》第四卷将黄甘草和腺毛甘草分别归并入胀果甘草和光果甘草。通过上述五种甘草的ITS序列的研究,结果证明黄甘草和胀果甘草,腺毛甘草和光果甘草的ITS序列相同,从而支持了《中国植物志》将黄甘草并入胀果甘草、腺毛甘草并入光果甘草,一起作为中药甘草的基源,解决了对甘草基源的争议。通过调查、整理、系统评价从中发现一些优优良品种质和栽培类型,并从这些变异类型中优选出遗传性相对稳定的药用植物优良品种。
系统选育优良品种是药用植物栽培中的一项重要措施,多年来人们在长期的生产实践中培育出很多优良品种,例如地黄有金状元、小黑英、大黑英、银状元等多种农家品种,其中优良品种金状元、武涉1号、黑英比劣种产量提高l~3倍;北京1号、2号品种,在贫瘠土地栽培,同样可获得高产。红花中的川红1号的产量比普通品种提高1倍等。高尔谦对苦杏仁品种进行优选,通过主要活性成分苦杏仁苷的测定,确认山杏仁为优良品种,具有仁大,苦杏仁苷含量高,可取代甜杏仁。从人参的大马牙、二马牙、圆膀圆芦、长脖等变异类型中,系统选育大马牙、二马牙等优良农家类型;从附子的南瓜叶、丝瓜叶、花叶等变异类型中,选出南瓜叶优良农家类型,经推广比较,其产量以南瓜叶类型为最高;浙贝母有宽叶型、铁杆型,杭州药物试验场选育出的浙贝母新品种“新岭1号”比传统品种增产ll%左右;浙江鄞县浙贝母研究所选育出鄞贝l号、2号及系统三种,鄞贝1号具有抗逆性强,出苗快,发病率轻,产量高等特征,其产量比鄞贝2号增加11.1%,比系统增加20.17%;杭州药物试验场从延胡索栽培品种中选出56个优良株型,其中大叶品系比普通品种增产22.12%,比小叶品系增产25.28%。此外,怀地黄、瓜蒌、金荞麦、穿心莲、木瓜、金鸡纳等药用植物都从栽培品种中选育出优良的品系或新品种,这些优良类型或品系间的产量和有效成分含量亦不同。
杂交育种是卓有成效的传统育种方法之一。试验证明,杂种后代一般含有双亲的生物学特征或性状。江苏海门地区用薄荷的68—7和409两个品种,采用杂交方法育成薄荷新品种“海香1号”,兼有双亲的生长旺和品质优的特点,每公顷产鲜草5万kg,可得13-15kg薄荷油,含薄荷脑 85%以上,含脂2.5%以下;江西1号品种含薄荷油2.64%~4.24%,比胜利薄荷含油量高1~4倍;中国医学科学院药物研究所,用地黄的两个品种新状元和武涉1号杂交育成“北京1号”;用小黑英和大青英杂交育成“北京2号”,每公顷产鲜品 1.05-1.875万kg,高产者可达2.25-3万kg,已在京郊大面积推广生产。药植所采用杂交育种进行天麻的优良品种选育研究,通过天麻的品种之间多年的正交与反交实验,培育出4个杂交品种,其中有3个高产品种,而且遗传稳定性强,可以大面积推广栽培。在甜菊的各种优良品种选育方法中,含甙量测定选择R—A型优良单株是直接有效的方法。其单株选择推广,不仅标志着甜菊糖原料生产由实生群体有性繁殖栽培阶段进入R—A型优株无性繁殖栽培的优良品种化,而且也标志着甜菊糖生产由St甜菊糖阶段进入R—A型甜菊糖的优质化阶段。无性繁殖是保持甜菊优良品种特性的较好方法。
20世纪初开始建立并在当今起主导作用的常规育种模式在优良品种选育上发挥了重大作用,但由于其工作量太大、时间过长、育种目标难以把握、存在仅利用有限的种内杂交优势等不足之处,因此在许多方面如数量性状是受限制的。随着科学技术的不断发展,现代生物技术可以打破物种的界限,有计划、有目的地创造出极其丰富的变异类型,使目前常规育种技术难以实现和不敢想象的新品种培育成为可能,同时使育种时间大大缩短,育种目标的准确性大大提高。目前,辐射诱变、细胞杂交、组织培养技术、分子标记技术、转基因技术等已在作物育种中得到应用,显示出强大的生命力。
诱变育种取得了一定进展。如远泓等用富民隆诱导出板蓝根四倍体,其植株的叶与根的平均鲜重和干重,比对照组高73.8%,活性成分靛玉红(Indirubin)含量增加24.8%,以菘蓝素B (IsantanB)计算,吲哚甙的含量可增加25%;第二军医大学用0.05%-0.5%浓度秋水仙碱处理菘蓝萌发种子,或用0.05%~0.03%的秋水仙碱溶液处理幼苗生长点,获得四倍体植株。山东烟台药材站等单位用秋水仙碱处理牛膝萌发种子,也得到多倍体植株,这种变异株根部肥大、木质化少,比正常植株增产一倍以上。辽宁省农科院用镭铍中子源2×106或173G产生的γ-射线512—1024伦琴照射延胡索块茎,获得第一代和第二代连续增产的效应。
采用花药培养或胚珠培养技术是进行单倍体或三倍体育种的有效手段,目前怀地黄、薏苡仁、乌头,人参、枸杞子、百合、四季桔等药用植物通过花药培养已经诱导出单倍体植株,为进一步育种打下了基础;柑桔、枸杞胚乳培养已诱导出三倍体植株。山东大学生物系和上海生化研究所运用胚珠试管受精方法,克服了怀地黄自交不孕现象,为选育怀地黄高产杂种奠定了基础,为杂种优势的利用开辟了新路。曼陀罗、龙胆、枸杞子等药用植物的原生质体培养,体细胞杂交的研究也在进行,正在探索其实际应用的可能性。
在优良品种品系选育方面,DNA分子标记技术正日益显示出其优势。我们知道植物种内所有个体及其遗传性状的基因构成了该物种的基因库,其中可能蕴藏着丰富的已知的或未知的有益基因,如控制高产、抗病、抗逆等优良性状的基因和控制有效成分代谢途径和代谢速度的基因,通过研究药用植物基因组特征,建立药用植物优优良品种系基因库标准基因图谱,最终阐明功能基因组顺序结构的调节机理以及与有效成分的相关性,一方面可以对其有效成分的含量加以准确的控制,提高有效物质的产量和减除有害成分,另一方面还可用于转基因药用植物的构建和解决濒危药用植物的可持续利用。随着遗传基因图谱研究资料的积累,已逐渐揭示出控制农作物产量和其它重要农艺性状的关键基因位点在染色体上分布的模式。DNA分子标记技术已用于体细胞杂种、突变体、嵌合体、珠心苗与合子苗的鉴定,连锁图谱的构建(分子作图的意义),分析种间基因流动及外源导入基因的追踪,基因标记及追踪育种过程,如通过RAPD分析可以找出与靶基因连锁的标记,进行定位。一般来说,一次反应中可检测基因组的多个位点,既可定位在某一特定DNA区域特定基因(目标基因),也可为分子图谱上某一区域增加新的DNA标记。在杂交育种过程中,双亲遗传物质的交换与重组是产生变异的基础,但在实践中一直缺乏对这一过程详细了解的有效手段。有人用RAPD技术对农作物育种过程中亲子遗传关系进行了研究。采用现代分子生物学技术和手段选育药用植物优良品种品系具有下列优点:省却进行人工接种诱发、测交等大量费工费时的田间工作;不受基因显隐性关系的限制;选择的准确性高;应用RFLP等分子标记技术在苗期即可检测到目的基因的存在,能从容准确地选择单株进行回交,省时、省事;可以较客观地揭示品种资源在基因型上的多样性,依据品种资源在 DNA水平变异程度来制定方案,将更能满足药用植物育种的长期需要。近年来,一种全新的育种方法一一早代(第1II代之前)回交QTL法应运而生。这是一种以基因选择为基础,以分子连锁图的应用和传统育种技术相结合为主要手段的育种方法。如果把这种新技术应用于药用植物育种研究可以克服经典育种学研究中许多难以克服的困难,因此开展药用植物QTL的研究将成为药用植物育种的一个重要方向。
尽管如此,药用植物育种工作还不容乐观,研究基础还很薄弱,在栽培的200多种中药材中,经选育的优育品种不足20种,大多数中药材还没有进行过种质资源调查,更缺乏经典遗传育种学各项遗传参数的研究资料的积累,许多方面还不具备应用新技术的条件,一些选育出来的优良品种没有很好地推广,如中国医学科学院药用植物研究所选育的人参新品种,至今没有得到有效推广。中药材种子的选育和生产远远落后于农作物种子的选育和生产,这虽然与中药材栽培、引种的历史和难度有关,但机制不活是其主要原因。育种是一项艰苦的创造性的工作,需要有各方面的条件作保障。一要拥有一批掌握现代育种技术的创新人才,这就要求形成一个人才培养和引进的机制;二要确保育种科研正常进行所需的经费,需要有一个稳定的资金投入机制;三要具有保证育种工作有效进行的现代化科研场所,确立一个设施设备的更新机制;四要依法保护育种者的各种权益,建立和完善种子技术专利保护和技术转让等机制。
因此,在开展药用植物经典育种学研究的同时,还应该加快现代分子育种学技术和手段的引进,加快药用植物优良品种的选育工作。在开展药用植物的优良品种选育时一定要有针对性地把握好选种的目标。选种的目标应根据需要来确定,如以提取有效成分为目的应选择成分含量高的品种或类型。对于一些常用的大宗重要中药材则应选择高产优质的品种或类型;花类药材应选药用部位集中,便于机械化采收的品种或类型;种子、果实类药材应选果大粒重产量高的品种;生长周期长的药材则应选早熟品种。此外,更应重视选择抗逆性强的品种如抗病虫害、抗寒、抗涝等。
在品种选育中,收集和保存动植物种质资源是中药农业新品种的遗传育种基础,要充分挖掘、搜集、整理、利用宝贵的种质资源,建立全国性或区划性药用动植种质资源基因库,充分发挥我国资源丰富、种类繁多的优势,提高育种成效。
一个优良品种在农业生产中推广应用,每年均需要提供一定数量的该品种的原种(要Stock—一原种,保持一定基因型的培养物,随时可提供属于该基因型的生物,杂交种需要的杂交亲本一一编者),通过原种扩繁得到所需数量的子一代种,供生产上应用。为了获得充足的原种,育种单位必须建立原原种扩繁基地(包括中试开发基地)。当前,中药农业科研成果转化率不高,一个重要原因就是优良品种繁殖基地及中试开发基础建设环节薄弱,影响优良品种的推广应用。建议加大原原种基地建设的力度。
药用植物品质在中药材各项技术经济指标中具有举足轻重的位置,中药材优良品种纯度鉴定成为种子工程实施的重要环节,应加快中药材品种品质标准的制定,比照农作物种子管理办法,实行中药材种子专业化生产和规范化经营,逐步将中药材种子质量管理纳入法制轨道。要建立完善的区域性优良品种质量监督检验机制,逐步形成严格的种子质量认证制度,对种子进行生产到销售的全过程质量监控。符合国家优优良品种子质量标准的,发给认证证书,以保纯度、保种性、保种子质量和标签的真实性。
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