中药材贝母遗传改良与快繁技术研究进展

　　摘 要:贝母为常用中药材之一,近年来其用量不断增大,产量供不应求。本文综述了国内外对贝母的遗传改良和快繁技术的研究进展,包括贝母的自然变异育种、杂交育种、多倍体育种以及组织培养育种。
　　关键词:贝母遗传改良组织培养
　　中图分类号:S513文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)01(c)-0003-02
　　
　　中药贝母系百合科贝母属植物的鳞茎,具有清热润肺、化痰止咳之功效[1]。全世界贝母属约有130种,主要分布在北半球南温带地区,尤以地中海地区、亚洲东部至中部和北美洲的种类为多。据《中国植物志》记载,我国产20种和2个变种,其中四川(8种)和新疆(6种)种类最丰富[2]。李萍等[3]通过广泛调查和标本采集鉴定出27种(包括变种)贝母属植物,并对调查收集的23种贝母药材性状进行了描述。根据药材的来源,贝母的原植物有川贝(F.cirrhosa)、浙贝(F.thunbergii)、伊贝(F.pallidiflora)、平贝(F.ussuriensis)、板贝(湖北贝)(F. hupehensis)5个类别[1]。而在中医处方上,则多根据贝母的药理性质、化学成分和功效划分为川贝和浙贝2大类[1]。
　　但是,因贝母一般是用鳞茎繁殖,除去留种后只有1/2-1/3的鳞茎可供药用,实际产量低,用种子繁殖的贝母生长年限长,需要4-5年才可收获用作药材。与此同时,贝母灰霉病、根腐病发病严重,致使其产量和规模受到很大的限制。因此,抗病贝母新品种的选育及其快繁体系的建立是产业开发之关健。
　　
　　1贝母遗传改良
　　1.1 遗传多样性、品种鉴定与自然变异育种
　　分子技术为植物种属的验证与质量控制提供了一种快速、高通量的检测方法,可应用于贝母种的遗传多态性研究,从分子水平上鉴别贝母基因型及不同种类。
　　蔡佩欣等[4]最早利用分子技术研究了贝母的遗传多样性,此后该项技术被广泛用于贝母遗传多样性的研究之中。Nina等[5]采用ITS、matK、rpll6基因对来源于地中海和北美洲的37种贝母进行了系统发育关系的研究。李玉锋等利用RPAD技术对8种贝母种质资源遗传多样性进行了分析,陆含等通过RAPD技术对浙贝母的多子、宽叶、狭叶(浙贝1号)和岭下4个品种和贝母属的浙贝、川贝、皖贝、东贝、伊贝5个种的遗传多样性进行了分析,研究表明:4个品种之间,多子贝母与其他3个品种间遗传分化较大;其中东贝与浙贝亲缘关系最近,伊贝与其他贝亲缘关系最远;筛选到的分子标记对于浙贝不同品种和贝母不同种的鉴别具有重要的意义。黎开强等利用ISSR分子标记技术对川产10个种1变种共19份材料进行分析,研究表明，ISSR标记适用于川产贝资源的遗传多样性研究,但药典收载的川贝药材的4种基原植物种间及其与其他川产贝属各物种间尚不能仅通过采用ISSR标记技术进行分子鉴定。此外,ISSR聚类结果同川产贝母资源的地理分布有一定关系。
　　陈军胜等收集了9个浙贝地方品种,从形态、抗病性、生物碱含量和产量等几方面加以比较,筛选出了综合性状较好的多籽品种;他们还从多籽品种中分离出20个自然变异株系,经4年的优选和纯化,形成了1个性状稳定的新品种“梅园1号”。经鉴定该品种的生育特性、抗病和产量性状等明显优于其他品种。
　　1.2 杂交育种
　　与其他作物相比,中药材杂交育种的报道较少。王志安等选用3个代表性的农家品种进行杂交,获得了品种间及其与3个近缘种间的杂种后代。研究发现F1的种子和鳞茎有休眠现象,10℃的低温、GA和6-BA对休眠的解除均有促进作用,且10℃是加代比较合适的温度。
　　阮汉利等以利川贝Fritillaria lichuanensis P. Li et. C.P.Yang为父本,湖北贝F. hupehensis Hisiao et K.C.Hsia为母本杂交,进行有性繁殖,具有结实率高、种子饱满、发芽率高、病虫害少、成本低等特点。对其化学成分进行了测定,发现其成分和母本相似,为贝母的育种提供新的思路。
　　1.3 多倍体育种
　　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,这正是中药材优质、高产育种所希望达到的目的,因此中药材的多倍体育种具有较高的应用价值和增产潜力。
　　浙贝母是二倍体植物,王志安等用不同浓度的秋水仙碱处理野生浙贝母×细叶浙贝母的F1种子,研究发现用0.20%的秋水仙碱处理湿种子F1和干种子的加倍成功率最高,分别为33.62%和10.17%。变异株具有典型的多倍体特性,生长旺盛,叶片增厚,叶色深绿,气孔增大,根系肥大。细胞学观察表明,变异株的染色体数已加倍成2n =48。但因为此种育种引起了植物体染色体数目,遗传物质的改变而限制了它的应用。
　　
　　2 贝母离体快繁技术
　　植物离体培养具有繁殖率高、生长周期短、遗传背景一致、成本低与方便管理等优点。浙贝母的组织培养培始于1977年[13],这也是贝母属最早的组织培养工作。其过程是将幼叶、花梗、花被片和子房分别培养,形成愈伤组织,由愈伤组织表面形成小鳞茎及根。其后组培技术相继被应用到平贝、伊贝、川贝等贝母属中药的育种之中。
　　2.1 平贝母
　　唐巍等通过对培养条件对平贝母愈伤组织分化的影响的研究表明,MS基本培养基有利于不定芽的诱导,N6培养基有利于体细胞胚的诱导。在MN培养墓上,随着蔗糖浓度的升高,不定芽发生能力下降,体细胞胚发生率升高。继代时间越长,不定芽及体细胞胚的发生能力均下降。体细胞胚胎发生的最佳继代周期时问是21天,不定芽生的最佳继代周期时间是28天。且继代过程中存在着广泛的染色体变异。随着继代培养的进程,二倍体细胞频率逐渐减少,亚二倍体和超二倍体细胞频率逐渐增多、同时也出现有单倍体和四倍体细胞。在继代的愈伤组织中还观察到了无丝分裂、微核及染色质迁移等现象。
　　张美萍等以平贝母锌茎为外植体,以MS为基本培养基,比较了不同水平外源激紊对愈伤组织生长及生物碱含量的影响。
　　冯颖等以野生平贝母根尖为外植体,采用均匀设计法筛选出其最适合的胚性愈伤组织及胚性细胞复合体诱导、体细胞胚胎发育及植株再生的培养基,建立了平贝母体细胞胚胎发生体系。对不同阶段培养材料的形态结构及超微结构的观察证明了平贝母体细胞胚胎的发育过程。
　　2.2 伊贝母
　　王仑山等(1989)在伊贝母体细胞胚诱导研究中认为,体细胞胚的发生方式,大多数是由愈伤组织的表面细胞产生的,即外起源,但也有处于愈伤组织内部的,即内起源。由体细胞胚发育而来的再生植株染色体数目较为稳定,而不像愈伤组织分化而来的的再生植株染色体数目存在着广泛的变异,从而进一步证明了体细胞胚是由类胚的方式发育而来的,类似于一个细胞代替了一粒种子的繁殖。以上研究结果克服了组织培养中再生植株遗传嵌合体的问题,为细胞水平上进行遗传选择及突变育种等开辟了一条理想途径。
　　樊君等研究了伊贝母细胞悬浮培养过程中接种量、培养方式和激素浓度对细胞生长的影响,测得细胞生长周期为19-24d;悬浮培养细胞中总生物碱和西贝素含量均高于栽培鳞茎。
　　徐元红等对伊贝母和平贝母的胚状体的诱导条件进行对比性研究,在胚状体的早期分化中,可概括地划分为两个基本阶段:(1)诱导细胞具有胚胎发生的能力;(2)去除诱导因子,以保证胚状体的充分发育。结果发现:平贝母胚状体诱导较伊贝母容易,但伊贝母更容易分化鳞茎。
　　翟西峰等采用酸性染料比色法和薄层扫描法,分别测定伊贝母外植体培养获得愈伤组织和芽中的总生物碱和贝母碱的含量,研究发现在MS、N6、ER培养基中生长22d,芽中两者含量明显高于愈伤组织,其中ER培养基中两者含量最高。
　　2.3 其他贝母
　　罗伟人研究发现,BA2-4mg/L、2.4-D l-2mg/L、NAA0.5-1mg/L、KT1-3mg/L的配合使用对湘贝母、浙贝母磷茎的愈伤组织诱导以及促进芽的形成有明显的作用。张浩等以中华贝母初萌发幼茎为外植体,在MS培养基上用NAA、2,4-D、6BA、KT等四种植物激素不同组合对其进行诱导,并以MS+NAA lmg/L +6BA 0.5mg/L为继代培养基,进行再生小鳞茎、器官分化以及体细胞胚形成的研究。结果表明,在组织培养中,中华贝母再生鳞茎可通过三种方式产生。
　　赵玉宏等为提高湖北贝母的组织培养的快繁系数,研究了外植体来源和取材时间对湖北贝母愈伤组织诱导的影响,结果表明,湖北贝母愈伤组织的诱导以出苗期诱导效果最好,鳞茎的诱导率最高。
　　综上所述,国内外学者在贝母遗传改良方面已做了许多研究,特别是近年来随着贝母用量的增多,研究逐步深入,研究材料和范围进一步扩大,但仍然以平贝母和伊贝母以及浙贝母为主;育种技术由比较单一向丰富多彩转变。另外,胚状体和器官诱导一般能够实现,但其形成过程的尚缺乏进一步的深入研究,对形态建成过程中的生理生化变化研究较少,仅在过氧化物同工酶等方面有初步探索,仍尚未得出明确结论。因此,十分必要将现代生物技术和传统育种技术有机结合,将成熟的育种经验引入到贝母属植物育种之中。对诱导获得的优良品系,利用现代仪器分析技术测定功效成分,并针对性进行产量、抗病虫、耐逆性的试验,加快优质、高产、多抗贝母良种的选育。
　　
　　参考文献
　　[1]中国药典.一部[S].2005.
　　[2]中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志.V14[M].北京:科学出版社,1980.
　　[3]李萍,徐国钧,徐珞珊,等.中药贝母类的研究[J].药学学报.
　　[4]李玉锋,唐琳,陈放.8种贝母RAPD分析[J].中成药,2006.
　　[5]陈军胜,王志安.浙贝母“梅园1号”的选育.中药材,1993.
　　

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