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Application and prospect of artificial mutation technology in medicinal plant breeding

人工诱变技术在药用植物育种中的应用与展望



全 文 :中草药 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第37卷第7期2006年7月·1107·
药材和药用植物原料需要,黄檗的社会需求量却在迅速增
加。大力促进黄檗的人工栽培,既能缓解对现有森林资源的
破坏压力,又可提高药用植物原料的供给能力和效率。
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人工诱变技术在药用植物育种中的应用与展望
吴立蓉,贺 红’,林小桦
(广州中医药大学中药学院,广东广州 510405)
摘要:对诱育育种技术在药用植物中的应用进行了概括性论述,总结了我国药用植物育种的现状及存在的问题,
并探讨了人工诱变在药用植物育种中的发展方向及前景。指出人工诱变技术在药用植物中的成功应用,将有利于
培育药用植物新品种、提高药材的产量和质量,保证中药资源的可持续利用。
关键词:人工诱变;药用植物;育种
中图分类号:R282.21 文献标识码:A 文章编号:0253—2670(2006)07—1107—03
Applicationndprospectofartificialmutationtechnologyinmedicinalpl ntbreeding
WULi—rong,HEHong,LINXiao—hua
(CollegeofChineseMateriaMedica,GuangzhouU iversityofTraditionalChineseMedicine,Guangzhou510405,China)
Keywords:artificialmutation;medicinalplant;breeding
收稿日期:2005—12-22
基金项目:国家自然科学基金项目(30472152)
作者简介:吴立蓉(1980一),女,安徽蚌埠人,在读研究生,从事药用植物诱变育种研究。
Tel:(020)39356216E—mail:wliron911@yahoo.corn.ca
*通讯作者贺红 万方数据
·1108· 中草药 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第37卷第7期2006年7月
植物人工诱变育种是人为地利用物理诱变因素(如x一
射线、7一射线、中子、激光、离子束和宇宙射线等)和化学诱变
剂,对植物的种子、器官、细胞以及DNA等进行诱变处理,
诱发基因突变和遗传变异,在较短时间内获得有利用价值的
突变体,根据育种目标,选育新品种。因其特有的突变“创新”
优势,大大丰富了变异类型,给育种工作提供更多选择的机
会,可以缩短育种进程,提高植物改良效率,在当前遗传资源
日益枯竭的状况下,显得尤为重要。据报道,至20世纪末世
界上已经有50多个国家在150多种植物上利用诱变方法育
成了1700多个品种,其中禾谷类居大多数,这些成果在农
业生产和粮食培养中发挥了重要作用[1“]。在药用植物方
面,国内外研究者以颠茄AtropabelladonnaL.Is]、薏苡Coix
lacryma—jobiL.var.ma—yuen(Roman.)Stapf[6]、宁夏枸杞
LyciumbarbarumL.[7]、菊花Chrysanthemummorifolium
Ramat.[⋯、牛膝AchyranthesbidentataBlune[1⋯、雷公藤
TripterygiumwilfordiiHook.f.Ll⋯、桔梗Platycodongradi-
florum(Jacq.)A.DC.[“]、藿香Agastacherugosa(Fis .
etMey.)0.Kuntze[12]等为材料,经诱变处理筛选出一些优
质、高产的突变体,有的已育成优良的品种。但总的来说,我
国利用人工诱变育种研究主要集中在农作物方面,在药用植
物方面的工作还少见报道。本文概述了诱变育种技术在药用
植物中的应用,总结了我国药用植物育种的现状及存在的问
题,指出人工诱变技术在药用植物中的成功应用,将有利于
培育药用植物新品种、提高药材的产量和质量,保证中药资
源的可持续利用。
1人工诱变技术在药用植物育种中的应用
人工诱变育种已成为现代育种学的重要手段之一,在农
业生产中发挥了巨大的作用。多年来,我国农作物诱变育种
从无到有,已建立起一套完整的、具有我国特色的诱变育种
体系,积累了丰富的诱变育种经验,使诱变技术不仅仅同杂
交育种相结合,而且同植物育种的一些新兴领域互相交叉、
渗透,使诱变育种技术不断得到创新和发展。自20世纪60
年代以来,人们逐渐在药用植物方面开展相关的研究。
辐射诱变较早应用于药用植物品种选育。将颠茄的种子
用35KR的7一射线照射,在其Mz代可分离出15个形态不
同的突变体,这些突变体从高度、分枝状况、茎的颜色和纹
理、形态和大小、花的颜色、果实的颜色和大小等与照射前的
植株都具有差别口]。我国也有利用辐射技术应用于药用植物
育种的报道。翁伯琦等[1朝利用60Co7射线辐照豆科决明属5
个牧草品种的种子,通过盆栽试验观测其辐射效应。林定波
等【14]对锦橙Citrussinensis(L.)0sbeckcv.Jin heng珠心
愈伤组织悬浮细胞通过7一射线诱变与高浓度羟脯胺酸离体
选择的方法,获得了抗性细胞系并再生植株。熊大胜等[15]用
了一射线和甲基磺酸乙酯诱变三叶木通种芽,探讨了其诱变技
术及诱变规律。
化学诱变剂用于药用植物育种比辐射诱变要晚,但近年
来发展较快。原亚萍等[63以甲基磺酸乙酯(EMS)为诱变剂处
理薏苡种子,结果表明,EMS能引起薏苡根尖细胞染色体畸
变,同时对出苗率、苗高等都有不同程度的损伤效应。王仑山
等[73用EMS处理枸杞愈伤组织,处理后将其接入含有1.o%
NaCl的诱导培养基上,选出了耐1.o%NaCl的愈伤组织变
异体。薛建平等n1通过组织培育技术和EMS诱导突变相结
合筛选出安徽菊花的愈伤组织耐盐突变系。化学诱变还常用
于药用植物的多倍体育种。利用染色体加倍技术培育出了板
蓝根高产优质多倍体新品种;用秋水仙碱处理牛膝的萌芽种
子,获得了染色体加倍的变异体,表现为根部肥大,木质化
少,产量和质量显著提高;用秋水仙碱处理薄荷的品种间杂
种幼苗生长点,获得了多倍体,并选出了生长势强、茎杆粗
壮、抗倒伏、叶片大和产量高的优良株系;也对当归进行了诱
导多倍体的工作,取得了成功[9]。
激光技术运用于诱变育种是20世纪60年代初开始的。
李耀维等[1们用He—Ne激光照射雷公藤愈伤组织诱发突变,
筛选出一株次生物质高产细胞系T。:,其次生物质产量较对
照提高45.2%,且遗传性状稳定。郭斌等用He—Ne激光照射
葡萄皮愈伤组织,获得优良的细胞系T。:,白藜芦醇的量提高
了40%,并具有遗传稳定性[1“。
空间诱变育种是近年来发展的一种新的诱变育种技术,
高文远等nz]在国内率先开展了药用植物空间诱变的研究,
结果表明,经过空间飞行后的红花、桔梗、藿香、曼陀罗等药
用植物种子,地面种植会发生变异,这些变异包括发芽率、生
长势、同工酶、有效成分、细胞核及细胞器超微结构、基因组
DNA等方面的变化。
实践证明,人工诱变育种是培育高产、优质、抗病药用植
物新品种的有效途径。但目前药用植物人工诱变尚处于基础
研究阶段,在生产上的应用还很少,与农作物相比差距很大。
2药用植物人工诱变育种展望
药用植物是一类具有特殊用途的经济作物。在我国,药
用植物经过几千年的应用和发展,已形成具悠久历史的传统
中医药。常用中药材中近80%的种类、60%的用量靠消耗野
生资源来供应。20世纪70年代以来,由于生态环境日益恶
化和过度开发,许多野生中药材资源已经不能满足需求,有
的甚至濒临灭绝。这就要求人们对药用植物进行驯化和栽
培。从野生到栽培,我国中药材生产长期以来处于自由发展
的状态,药用植物的种质改良和优良品种选育尚处于初级阶
段。绝大部分药材,还没有真正意义上的栽培品种,目前,真
正由国家、省市、品种委员会审定的属于优良品种的种类甚
少,尽管在人参、薄荷、丹参、地黄、板蓝根、黄连及枸杞等药
用植物的研究方面已取得一定进展,但基本上仍处在优良类
型或品系的筛选应用上,药用植物种植所用种子多数还依靠
野生,有些种类虽然经过了较长的栽培时期,但基本没有经
过系统的人工选择,自繁自用,种质混杂、退化,品种混乱现
象十分突出,造成质量下降和疗效降低,严重影响了中药在
国际市场的声誉,阻碍了中药现代化、国际化的进程。随着中
药材生产质量管理规范(GAP)的颁布和实施,中药材的产业
化生产有所发展,但许多中药材生产基地由于缺乏优良品
种,成为提高药材质量和产量的限制因素。这在很大程度上
万方数据
中草药 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第37卷第7期2006年7月·1109·
制约了中药材生产的发展及中药资源的可持续利用。
纵观药用植物品种选育的研究现状,可以看到,我国药
用植物品种培育工作较为滞后,成为中药材生产及中药产业
发展的瓶颈。药用植物种类多,但就某一种类而言,可用于育
种的种质资源又相对有限;同时,基础研究薄弱,药用植物有
关性状和化学成分调控机制的遗传规律研究方面,几乎是空
白。由于育种资源的局限性及缺乏遗传基础研究工作,使得
传统的育种工作举步维艰,因此可以利用诱变在育种工作中
的独特作用,使之与杂交育种、生物技术、远缘杂交等育种途
径相结合,或多种诱变因素复合处理,从而可提高变异率,扩
大变异范围,通过反复筛选,培育高产、优质新品种,同时,还
可能创造出自然界原来没有的新性状及具有新的活性成分
的个体。可以预见,人工诱变技术在药用植物品种改良中的
成功运用,对于提高中药产量和质量、满足国内外对药材质
量和数量的要求、提高中药材国际竞争力,具有重要意义,药
用植物人工诱变育种在我国将有着广阔的前景。
3结语
从最初的辐射育种至今,经过半个多世纪的实验证明,人
工诱变技术是安全的,为农作物的改良做出了很大的贡献。但
在药用植物育种方面,尚未引起足够的重视。近年来,国际上
对天然药物的需求日益扩大,天然药物的原材料主要来自药
用植物,为保证和不断提高药用植物的质量,尤其是有效成分
的量和产量,药用植物的品种选育工作亟待加强。人工诱变技
术是创造药用植物新种质,选育优良品种的有效途径,在当前
药用资源日益枯竭的状况下,采用诱发突变的方法进行人工
再创造,显得尤为重要,随着现代科学技术的蓬勃发展,科学
之间相互渗透、相互作用,使药用植物诱变育种这门交叉学科
更添活力。但是,目前药用植物相关领域的研究较为薄弱,许
多新的问题需要去探索和研究。如何将中医药理论应用于此
领域,从而发展具有中医药自己优势特点的药用植物诱变育
种学,也将是一个具有挑战性的课题。在科技工作者的努力
下,人工诱变技术将在药用植物育种中发挥巨大作用,从而在
一定程度上推动中药现代化的进程。
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西双版纳阳春砂轮歇种植的理论依据及生态学意义
彭建明,张丽霞
(中国医学科学院中国协和医科大学药用植物研究所云南分所,云南景洪666100)
摘要:阳春砂对自然环境条件要求特殊,西双版纳在天然林下种植阳春砂有不少弊端,已引起了人们的关注。阳春
砂拔除后的生态恢复研究结果表明,林下植物数量显著增加、林下植物生长较快、土壤含水量及有机质量有所提高,
因此认为轮歇种植砂仁是协调保护与发展的较好方法,在山区有较好的可行性。
关键词:阳春砂;轮歇种植;生态学;西双版纳
中图分类号:R282.21 文献标识码:A 文章编号:0253—2670(2006)07~1109一04
收稿日期:2005—11—17
作者简介:彭建明(1964一),男,云南省景洪市人,副研究员,硕士学位,主要从事热带药用植物栽培技术研究和推广。
Tel:(0691)2130860E—mail:bnpjm@yahoo.eom.cn 万方数据
人工诱变技术在药用植物育种中的应用与展望
作者: 吴立蓉, 贺红, 林小桦, WU Li-rong, HE Hong, LIN Xiao-hua
作者单位: 广州中医药大学中药学院,广东,广州,510405
刊名: 中草药
英文刊名: CHINESE TRADITIONAL AND HERBAL DRUGS
年,卷(期): 2006,37(7)

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