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Selective breeding of two new varieties from Erigeron breviscapus

2个灯盏细辛新品种的选育



全 文 :中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 43 卷 第 13 期 2013 年 7 月

·1831·
2 个灯盏细辛新品种的选育
王 馨 1,鸭 乔 2,杨熊明 2,晏朴华 2,李林玉 1,董志渊 1,李绍平 1*
1. 云南省农业科学院药用植物研究所,云南 昆明 650231
2. 云南施普瑞生物工程有限公司,云南 昆明 650106
摘 要:目的 获得产量高、有效成分量高、性状稳定的灯盏细辛品种。方法 采用集团选育和单株系统选育法,对选育品
种田间测评和 AFLP 指纹分析。结果 新品种“艾瑞杰 1 号”平均产量为 3 780 kg/hm2,灯盏乙素量为 1.84%,总咖啡酸酯
量为 1.79%;“艾瑞杰 17 号”平均产量为 3 075 kg/hm2,灯盏乙素量为 1.71%,总咖啡酸酯量为 1.50%。与经一年驯化的当
地野生种(对照)相比,2 个新品种经济性状更优、一致性和稳定性更高,且具有独特的 AFLP 指纹。结论 2 个灯盏细辛
新品种有较好的推广价值。
关键词:灯盏细辛;品种;集团选育;系统选育;AFLP 指纹分析
中图分类号:R282.21 文献标志码:A 文章编号:0253 - 2670(2013)13 - 1831 - 05
DOI: 10.7501/j.issn.0253-2670.2013.13.025
Selective breeding of two new varieties from Erigeron breviscapus
WANG Xin1, YA Qiao2, YANG Xiong-ming2, YAN Pu-hua2, LI Lin-yu1, DONG Zhi-yuan1, LI Shao-ping1
1. Medicinal Plant Institute, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Kunming 650231, China
2. Yunnan Spirin Biotechnology Co., Ltd., Kunming 650106, China
Abstract: Objectives To obtain the variety of Erigeron breviscapus with high yield, high content of active constituents, and stable
agronomic characteristics. Methods The group bulk selection breeding and individual selection breeding methods were applied
respectively, and two varieties were evaluated partially by DUS testing and the fingerprint was analysed by AFLP markers. Results
The variety “Airuijie No. 1” had the yield of 3 780 kg/hm2, the scutellarin content of 1.84 %, and the total caffeic acid esters content of
1.79 %; For the other variety “Airuijie No. 17”, the yield was 3 075 kg/hm2, the content of scutellarin was 1.71 %, and the content of
total caffeic acid esters was 1.50%. Compared with the wild local E. breviscapus after one-year acclimatization, the two new varieties
showed better economic traits with higher uniformity, more stability, and unique AFLP fingerprint. Conclusion The two varieties of
E. breviscapus have high value of application and popularization.
Key words: Erigeron breviscapus (Vant.) Hand. -Mazz.; variety; group bulk selection breeding; selective breeding; AFLP fingerprint analysis

药用植物育种是实现中药现代化和产业化的客
观要求[1]。我国在药用植物系统选育[2-3]、杂交育种
[4-5]、倍性育种[6-9]、诱变育种[10]及生物工程育种[11-13]
等方面开展了大量的研究,在一定程度上丰富了药
用植物的种质材料,但覆盖品种极少,品种间育种
水平参差不齐,优质育种材料仍然缺乏,基础研究
有待加强。我国近 200 种人工栽培的药用植物中,
有育成品种并推广应用的药用植物种类不到 10%[1],
其对产业发展的贡献率远不能与农作物育种相比[5],
药用植物育种的滞后严重制约了中药材产业发展。
灯 盏 细 辛 为 菊 科 飞 蓬 属 植 物 短 葶 飞 蓬
Erigeron breviscapus (Vant.) Hand. -Mazz. 的干燥
全草,有祛风散寒、活血通络止痛的功效[14]。云
南是灯盏细辛的集中分布区,但野生资源数量急
剧减少[15]。灯盏细辛种植仅 10 余年时间[16],现
有栽培品种多为经短期驯化的野生种源,种源混
杂问题突出。选育高产优质的灯盏细辛品种是保
证原料质量、提高原料产量的最基本、可靠和经
济有效的手段。本研究采用系统选育法,选育了
2 个灯盏细辛新品种,即“艾瑞杰 1 号”和“艾
瑞杰 17 号”,旨在为促进灯盏细辛规范化生产和
产业发展提供科学依据。

收稿日期:2012-11-23
基金项目:云南省重点产业创新工程(IF2008024)
作者简介:王 馨(1979—),女,甘肃省兰州市人,副研究员,从事药用植物栽培与育种研究。
Tel: (0871)5198972 E-mail: wangx913@126.com
*通信作者 李绍平 E-mail: kmlshp@126.com
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 43 卷 第 13 期 2013 年 7 月

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1 材料
收集云南、四川、贵州 22 个居群的灯盏细辛资
源 43 份[17],作为灯盏细辛品种选育的原始材料。
经云南省农业科学院药用植物研究所李绍平研究员
鉴 定 为 菊 科 飞 蓬 属 植 物 短 葶 飞 蓬 Erigeron
breviscapus (Vant.) Hand. -Mazz.。
资源圃和选种圃位于云南省昆明市双龙乡大摆
村,海拔 2 090 m,年平均气温 12.3 ℃,平均降雨
量 830 mm,无霜期 220 d。品种评价和试验示范地
点位于云南省大理白族自治州弥渡县密祉乡八士
村,海拔 1 985 m,年平均气温 16.4 ℃,平均降水
量 750 mm,无霜期 228 d。
2 方法
2.1 选育方法
2.1.1 选育程序 灯盏细辛品种“艾瑞杰 1 号”采
用混合选择法,“艾瑞杰 17 号”采用系统选育法。
2.1.2 育种目标 基于灯盏细辛相关性状与产量及
有效成分的关联度分析,选取叶数、冠幅、基生叶
高度为单株及群体选择的重点标识性状[18]。以云南
施普瑞生物工程有限公司对原料有效成分种类及其
量的需求为依据,育种目标为每公顷产灯盏细辛干
品 3 000 kg,灯盏乙素和咖啡酸酯总量 2.5%以上,
且咖啡酸酯量接近或略高于灯盏乙素量。
2.1.3 选育过程 2005—2006 年,收集保存灯盏细
辛资源 43 份,花期隔离;经初筛,选择滇西北的 5
份资源作为原始群体。2006—2007 年,混合收种得
到10个群体,从中选出4个表现较优的群体并试种;
对 13 个优良单株进行单株收种,筛选得到 2 个表现
较优的品系并试种。2008 年起,除杂去弱,隔离收
种,连续 3 年对选出的 4 个群体进行评价与鉴定,
得到优良品种“艾瑞杰 1 号”;对选出的 2 个品系进
行评价与鉴定,得到“艾瑞杰 17 号”。
2.2 品种评价
采用田间种植鉴定的方法,对品种的主要数量
性状特异性、一致性测试,对产量和主要有效成分
量进行稳定性测试。“艾瑞杰 1 号”、“艾瑞杰 17 号”
与对照地种植在相邻的田块,对照为经 1 年驯化的
当地野生种。
2.2.1 植株形态和生物学特性 采用随机抽样法,2
个品种与对照品种各取 50 株处于现蕾前期的植株,
进行植株形态和生物学特性的测定。
2.2.2 产量与有效成分量 产量为多个试验示范田
块收获后实际测得;灯盏乙素和总咖啡酸酯量的测
定,以每年 2 次在试验示范田块中取样、每次 3 份
混合样品的测定结果,取其平均值,取样时期为现
蕾期。选育品种连续测定 3 年,对照种为 1 年测定
结果。
2.3 AFLP 指纹分析
采用 AFLP 分子标记技术,对对照及 5 份优选
出来的育种材料,即 4 个优良群体(包括“艾瑞杰
1 号”)和 2 个优良单株(包括“艾瑞杰 17 号”)进
行分子指纹图谱的构建。用 CTAB 法提取供试材料
基因组 DNA,0.8%琼脂糖凝胶电泳检测 DNA 浓度
及质量。
2.3.1 AFLP 反应体系的建立 (1)酶切:灯盏花
基因组 DNA(100 ng/μL)10 μL,EcoRI 1 μL,MseI
1 μL,BSA 1 μL,EcoRI 缓冲液 2 μL,ddH2O 5 μL,
共 20 μL。37 ℃消化 2 h,65 ℃ 30 min 终止反应,
离心后放置在冰上。(2)连接:双酶切产物 10 μL,
EcoRI Adaptor 1 μL,MseI Adaptor 1 μL,T4 DNA
Ligase 2 μL,10×缓冲液 2 μL,ddH2O 4 μL,共 20
μL。22 ℃连接 3 h,65 ℃,10 min 终止反应。(3)
预扩增:连接后的 DNA 样品 4 μL,10×PCR 缓冲
液 2 μL,pre-primer(Mse1/EcoR1)1 μL,MgCl2 1.6
μL,dNTP(2.5 mmol/L)1.6 μL,Taq 酶 1 μL,ddH2O
8.8 μL。混匀后,在 PCR 仪上扩增:94 ℃、2 min,
94 ℃、20 s,56 ℃、30 s,72 ℃ 2 min,20 个循环;
60 ℃延伸 10 min;4 ℃保温。预扩增产物稀释 20
倍,−20 ℃保存备用。
2.3.2 选择性扩增 预扩增产物 4 μL,引物 1 μL,
AFLP Core Mix 15 μL,共 20 μL。混匀后,进行 PCR
扩增:94 ℃、2 min,94 ℃、20 s, 60 ℃、30 s,72 ℃、
min;以后每个循环温度递减 0.7 ℃,扩增 20 个循环,
94 ℃、20 s, 56 ℃、30 s, 72 ℃、2 min ;60 ℃延
伸 30 min,4 ℃保温。所用引物为 EcoRI Adaptor 1:
5’-CTCGTAGACTGCGCGTACC-3’ , Adaptor 2:
5’-AATTGGTACGCAGTCTAC-3’; MseI Adaptor
1 : 5’-GACGATGAGTCCTGAG-3’ , Adaptor 2
5’-TACTCAGGACTCAT-3’ 。 EcoRI preprimer :
5’-GACTGCGTACCAATTC-3’;MseI preprimer:
5’-GATGAGTCCTGAGTA A-3’。扩增产物用 5%聚丙
烯酰胺凝胶进行电泳分离,AgNO3染色法进行染色。
用 NTSYSpc-2.02 软件对数据进行分析。
3 结果与分析
3.1 特异性分析
3.1.1 形态特异性 在与对照相同的栽培措施和
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管理水平下,2 个品种表现出枝繁叶茂、单叶叶
面积大、叶被毛短而稀疏的形态特征。2 个品种
的重点标识性状与对照存在显著差异。其中,“艾
瑞杰 1 号”的叶片数是对照的 2.34 倍,冠幅是对
照的 1.45 倍,基生叶丛高是对照的 1.58 倍;“艾
瑞杰 17 号”的叶片数是对照的 2.26 倍,冠幅是
对照的 1.32 倍,基生叶丛高是对照的 1.51 倍,见
表 1,其中变异系数=标准差/均值。
3.1.2 产量与有效成分量特异性 如表 2 所示,2
个品种产量和主要有效成分量比较高。“艾瑞杰 1
号”地上部分单株鲜质量是对照的 2.68 倍,每公顷
产量是对照的 1.84 倍,灯盏乙素量是对照的 2.36 倍,
表 1 2 个选育品种的主要性状特征
Table 1 Main traits of two new varieties from E. breviscapus
类型 性状 株高 / cm 冠幅 / cm 茎数 叶长 / cm 叶宽 / cm 叶片数 基生叶丛高 / cm 单株地上部分鲜质量 / g 叶被毛
变幅 7.9~24.0 15.5~31.5 1~4 8.8~18.3 2.0~4.5 32~120 7.0~17.5 13.8~48.9
平均值 13.3 22.0*** 2.8** 11.9*** 3.0*** 60.0*** 11.4*** 22.8***
标准差 3.7 3.2 0.8 2.3 0.5 22.3 2.4 6.4
艾瑞杰 1 号
变异系数 27.46 14.34 27.95 18.85 17.55 36.96 21.04 28.22
稀疏短柔毛
变幅 8.0~19.0 15.5~26.0 1~4 9.3~17.3 1.5~3.5 25~105 7.0~17.0 9.0~28.8
平均值 12.2 20.1*** 2.6* 12.3*** 2.5 57.9*** 10.9*** 15.0***
标准差 2.9 2.0 0.9 1.7 0.4 19.70 2.4 4.3
艾瑞杰 17 号
变异系数 24.24 9.89 36.62 13.91 15.50 34.06 21.77 28.73
稀疏短柔毛
变幅 4.0~18.4 8.5~21.0 1~3 5.8~12.2 1.6~3.7 8~49 4.0~12.0 3.2~16.3
平均值 8.2 15.2 1.8 8.2 2.5 25.6 7.2 8.5
标准差 3.0 2.8 0.7 1.4 0.5 13.1 1.8 2.9
对照
变异系数 36.97 18.54 39.37 16.55 19.09 51.52 25.30 33.98
密生长柔毛,较硬
与对照比较:*P<0.05 **P<0.01 ***P<0.001
*P < 0.05 **P < 0.01 ***P < 0.001 vs control group
表 2 2008—2010 年 2 个选育品种的产量和有效成分量
Table 2 Yields and active constituent contents of two varieties from E. breviscapus in 2008—2010
艾瑞杰 1 号 艾瑞杰 17 号 对照
年份 产量 /
(kg·hm−2)
灯盏乙素 /
%
总咖啡酸
酯 / %
比例 /
%
产量 /
(kg·hm−2)
灯盏乙素 /
%
总咖啡酸
酯 / %
比例 /
%
产量 /
(kg·hm−2)
灯盏乙素 /
%
总咖啡酸
酯 / %
比例 /
%
2008 3 645 1.71 2.58 0.66 3 165 1.59 1.67 0.95 - - -
2009 3 825 1.96 1.12 1.75 2 955 1.80 1.12 1.60 - - -
2010 3 870 1.85 1.67 1.11 3 090 1.74 1.71 1.02 2 055 0.78 1.55 0.50
平均 3 780 1.84 1.79 1.03 3 075 1.71 1.50 1.14 2 055 0.78 1.55 0.50

总咖啡酸酯量是对照的 1.15 倍;“艾瑞杰 17 号”地
上部分单株鲜质量是对照的 1.76 倍,每公顷产量是
对照的 1.50 倍,灯盏乙素量是对照的 1.79 倍,总咖
啡酸酯量则比对照低 3.2%。此外,2 个选育品种的
总咖啡酸酯量均与灯盏乙素量较为接近。
3.2 一致性分析
如表 1 所示,在同一养分条件和管理措施下,
除“艾瑞杰 1 号”的基生叶叶长外,2 个选育品种
群体内的数量性状差异均小于对照。
3.3 稳定性分析
基于菊科植物的繁殖特性,在育种过程中采用
物理隔离繁种、去杂除弱的方法使选育品种的形态
性状保持稳定。如表 2 所示,两个选育品种的产量
和有效成分含量在年际间稳定性较好。其中,同一
批次“艾瑞杰 17 号”试样 2 种有效成分量比例在不
同年份间变幅相对较小,最符合育种目标对 2 种有
效成分含量及其比例的要求。
3.4 AFLP 指纹
经综合判断,得到可用于区别两个选育品种的
AFLP 指纹(图 1)。其中,引物 E1M1、E5M3 在
250~70 bp 存在明显的扩增差异条带,引物 E3M4、
E3M5、E5M5 在 250~100 bp 存在扩增差异条带,
且除 E5M3 外,其他 4 个引物都对两个选育品种产
生了特异扩增或特异缺失的条带。两个选育品种与
对照及其他优选材料的 AFLP 指纹存在明显的差
异,其遗传物质不同于其他灯盏细辛材料,可用 AFLP
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其中 3 号样品为“艾瑞杰 17 号”,4 号样品为“艾瑞杰 1 号”,6 号
样品为对照;1、2 号样品为选育过程中的其他优良群体,5 号样
品为其他优良品系。
Left-to-right-primers E1M1, E5M1, E4M5, E5M5, and E5M3;
Sample 3-“Airuijie No. 17”, Sample 4- “Airuijie No.1”, Sample
6-control, Sample 1and 2-the other two selected groups, Sample 5-the
other one selected strain.
图 1 6 份种质材料的 AFLP 分析
Fig. 1 AFLP analysis on six germplasm
materials of E. breviscapus
分子指纹图谱将选育品种和野生种及其他栽培种区
分开来。
4 讨论
与经 1 年人工驯化的当地野生灯盏细辛相比,
选育品种植株长势强、基生叶繁茂,产量和有效成
分高,有较明显的形态差异和遗传特征,且具有一
致的植物学性状和稳定的经济性状,较好地实现了
育种目标。在试验示范中,“艾瑞杰 1 号”经济性状
最优,“艾瑞杰 17 号”经济性状较优,但同一年份
的灯盏乙素和咖啡酸酯量比例最符合育种目标的要
求,两个品种都有较好的推广价值。和大多数药用
植物一样,灯盏细辛栽培历史极短,即便是选育品
种,其一致性和稳定性,以及相关测试标准也远不
能达到农作物新品种的要求,药用植物新品种的选
育及 DUS 测试研究亟待加强。
育种方法的选择对育种目标的实现至关重要。
多数菊科植物纯合体较少且难以获得,使得杂交育
种具有较大的盲目性[19]。诱变育种和生物工程育种
具有常规育种难以比拟的优势,但绝大多数药用植
物研究基础薄弱,尚不具备运用新技术的条件[20],
尤其是生物工程育种本身还要面对消费群体对其产
品能否接受的问题[21]。片面追求高科技育种,忽略
对自然变异的选择利用,对药用植物新品种选育的
推进有弊无利[22]。灯盏细辛为菊科异花授粉植物,
具有丰富的遗传多样性[23]。利用灯盏细辛为杂合
体、后代性状分离的特点,采用混合选择、集团混
合选择和单株系统选育,以及有性选择和无性繁殖
相结合的育种方法,可加速分离混合群体中的优良
品系,是生产中较为可行的育种途径。在进行常规
育种的同时,本课题组还开展了灯盏细辛倍性育种
的基础性研究工作[24],以期在灯盏细辛倍性育种技
术上有所突破。
药用植物品种应体现出的区域或企业的“专
用”性。从区域专用来看,药用植物的育种目标
中,产量、质量、熟期 3 个要求都与区域气候有
关。云南以丰富多样的立体气候著称,涵盖了 7
个气候类型。灯盏细辛野生资源几乎遍布云南全
省,在海拔 1 200~3 500 m 都有分布,单一品种很
难覆盖多个产区。从企业专用来看,以灯盏细辛为
主要原料的药品剂型丰富,产品种类繁多。根据企
业对原料质量,尤其是根据有效成分种类、含量及
不同含量比例的特定需求来进行品种选育,可使品
种更具实用价值,也可最大程度的降低提取物生产
或原料加工的成本。可以说,现有研发成果与需求
之间将长期存在较大差距。
志谢:云南省农业生物技术重点实验室程在全
研究员对灯盏细辛优良种源指纹图谱分析研究的指
导与支持。
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123456M123456M123456M123456M123456
500 bp
250 bp
100 bp
70 bp
E1M1 E5M1 E4M5 E5M5 E5M3
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 43 卷 第 13 期 2013 年 7 月

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