东北地区药用植物谱效育种理论及应用研究
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摘要：为保证东北地区药用植物的品质，提出了一种药用植物谱效育种方法。该方法是指在药用植物的培育过程中通过生物效价检测的方式，确定其化学指纹图谱，并根据图谱评价药用植物的有效成分，从而筛选出品种候选对象的育种方法。通过对该育种方法的育种目的、基本流程进行理论分析，并对其在药用植物白花蒲公英和黄花蒿中的实际应用进行研究得出，谱效育种方法培育出的药用植物具有成分种类齐全、产量高、质量高、抗性强的优势。
关键词：东北地区;药用植物;谱效;育种
中图分类号：S35
文献标识码：A
DOI：10.19754/j.nyyjs.20200215013
收稿日期：2019-12-16
作者简介：张莹莹（1983-），女，硕士，农艺师。研究方向：中药栽培学。
引言
为了获取优质的药材首先要保证药用植物的品种优良，为了获取到优质的药材品种，研究学者们专门针对药用植物的品种选育进行研究，但目前仍没有一套完整的针对所有药用植物的育种方案。该领域学者进行了相关研究[1]，通过全基因组测序，根据已有的基因集对检测到的变异进行注释，并与紫苏常见变异数据库比对分析，最后筛选出30个非同义突变SNPs标记作为中研肥苏1号特征性SNP标记，用于紫苏新品种的 [2]研究，得出右江区共有药用植物191科670属1068种;其中蕨类30科47属75种，裸子植物7科12属15种，被子植物154科611属978种;野生药用植物961种，栽培药用植物117种。结论：本文从种类、科属构成、生长型、入药部位、用途等方面对药用植物进行了多样性统计分析，可为右江区植物资源的保护与利用提供参考。
由于药用植物用途的特殊性，品种以及自身的复杂性，仅仅依靠常规的育种方法是很难达到育种目的的。本文针对东北地区药用植物，通过创新提出了一种药用植物谱效育种方法。
1 东北地区药用植物谱效育种理论
1.1 育种目的
育种目的是对所有育成药用植物的品种要求，是指在一定生长条件下，对所有育成的药用植物应具备的一系列优良要求指标。对于东北地区药用植物谱效育种理论而言，完善药用植物的育种目标要先从植物的培育量、品质以及抗性全方面考虑。由于目前技术水平有限，东北地区大多数的药用植物谱效育种很难做到这一点，且药用植物十分珍贵，用量受到一定的限制，因此品质较高的药用植物在市场中的价值是无法通过提高产量达到目的的。优质的抗性对于药材的品质也是十分关键的，因此也应当作为谱效育种的目的。最后在育种过程中还应将药用植物的成分、种类以及搭配考虑到育种目的当中。
1.2 谱效育种基本流程
谱效育种基本流程如图1所示。
东北地区药用植物谱效育种基本流程大致可分为构建标准指纹图谱、建立生物效价、谱效筛选候选对象、鉴定育种品质。谱效育种要先确定想要育种的药用植物的标准指纹图谱，再根据标准指纹图谱建立相应的生物效价，通常情况下，选取需要进行育种的药用植物中公认的品系、品种以及居群，用于谱效育种[3]。构建的方法可以根据用药植物的有效成分、种类、以及药性等确定标准指纹图谱以及生物效价的组成。同时，在构建的过程中要充分体现出用药植物标准指纹图谱及生物效价的稳定性、系统性以及特征性3大特征。在实际操作时常会出现需要被育种的药用植物没有公认的品种，这一类药用植物可通过一些具有代表性的类群进行构架。
谱效筛选候选对象是为更高地确定优良药用植物品种的基础，通过各种获取途径得到的人工变异体或自然体，需要根据育种目的选出基本符合育种的生物学、农艺性等特点的变异体，再以此为基础，利用构建的标准指纹图谱和生物效价再次进行筛选，最终获得与图谱一致，且药效较强的变异体，并将其作为谱效育种的候选对象。
对上一步确定的候选对象进行分区域的栽培试验，并在栽培过程中定期进行谱效鉴定，从而判断在不同的栽培区域内，是否能够同时满足谱效育种目的，以此为需要育种的药用植物进行更加客观、公正的评价[4]。当培育出一个达到育种目标的药用植物，可将其标准指纹图谱作为自身的化学条码，用于确定药用植物的身份，并以此作为后续栽培阶段控制药用植物质量的依据。
在实际的东北地区药用植物谱效育种过程中，谱效的鉴定需要材料的来源是以一种固定的栽培技术以及固定的收获时间下获取的，对于具有多种药效的药用植物而言，在鉴定过程中还应当将药用的位置分别进行固定。通过上文论述可知谱效育种的过程可以看作是药用植物品种选择的过程，同时也是规范化栽培技术研发的过程。通过药用植物谱效育种可以保证药材质量的稳定性和可控性。
2 东北地区药用植物谱效育种应用研究
2.1 白花蒲公英谱效育种应用
白花蒲公英是一种东北地区常见的药用植物，菊科，蒲公英属。多年生草本植物，植株高5～12cm。叶无毛，条形，少狭倒卵形。舌状花白色，花果期大致在6—8月，是一种可用于退烧的药用植物[5]。白花蒲公英资源分布十分广泛，且自然变异较多，不同居群的白花蒲公英形态特征及化学成分均存在一定的差异。利用谱效育种的方法从变异的白花蒲公英中选育，不仅可以有效提高其农艺性，同时也能达到十分理想的药用效果，具体的育种过程如下。
确定白花蒲公英的化学指纹图谱以及生物效价标准，根据白花蒲公英的主要药用成分以及主要的药理作用确定其化学指纹图谱，利用其退烧效果检测其生物效价。通过对不同的白花蒲公英进行分析，确定选育的品种中的成分含量，并在图谱中保留部分的共用峰，并占据其药性成分的85%以上。
根据图谱筛选出谱效育种的候选对象，对于白花蒲公英的各种变异类型分别进行培养，并对其变现及农艺性进行分析，最终确定3个类型的白花蒲公英作为谱效育種的候选对象，并以此作为基础，通过图谱分析以及生物效价对候选对象进行检测，最终确定产量较高的类型作为最终的选育品种。 在完成对选育品种的确定后，还需对白花蒲公英的生长发育环境以及相应的规范化培育技术进行研究，并在东北地区区域内进行培养试验。在试验过程中对白花蒲公英的产量、营养成分含量、抗性等特征进行监测、分析，最终确定白花蒲公英的选育品种。
2.2 黄花蒿谱效育种应用
黄花蒿是双子叶植物纲、菊科、蒿属，一年生草本植物。根单生，茎高100～200cm，多分枝，叶纸质，头状花序球形，多数，总苞片2～3层，植物花朵为深黄色，两性花约为15朵以上，瘦果小，椭圆状卵形且相对略扁。花果期大致在8—11月，分布于东北部地区。黄花蒿是用于清热、解暑、截疟、凉血的药用植物，同时也可用作香料、牲畜饲料等。利用谱效育种对黄花蒿进行培育具体的育种过程如下。
确定黄花蒿的化学指纹图谱以及生物效价，根据黄花蒿的主要药用成分为易挥发性的成分，主要的药理作用是用于清热、解毒，确定将气相色谱作为检测黄花蒿的挥发性成分图谱，用清热和解毒的效果作为检测黄花蒿的生物效价。通过对不同来源的黄花蒿进行分析，确定选育的品种以及挥发性的成分含量。
再根据其图谱以及生物效價对谱效育种候选对象进行筛选，在对黄花蒿各类变异情况进行栽培过程中分析其变现特征，最终确定5个类型的黄花蒿作为培育候选对象，再次利用图谱及生物效价进行对黄花蒿的检测，最终确定产量较高区域的选育品种。对于黄花蒿进行谱效鉴定的方法与上文白花蒲公英谱效育种相同，不再进行过多赘述。
通过白花蒲公英和黄花蒿2种药用植物的谱效育种应用可以看出，利用药用植物谱效育种的方法能够有效提高药用植物的产量，并在一定程度上保证药用植物的栽培质量，进一步提高东北地区药用植物的栽培水平。
3 结束语
东北地区药用植物谱效育种是以药用植物的特殊品质要求以及特殊检测方法为基础，对药用植物的培育进行完善。通过本文叙述可知，构建化学指纹图谱以及生物效价是培育出优质药用植物的关键。通过对构建的标准筛选育种可以有效提高药用植物的生产质量，同时在一定程度上降低药用植物的生产成本。东北地区药用植物谱效育种涉及到众多领域的知识和技术，例如遗传学、化学、药理学等，通过不同学科之间的渗透、交叉及融合才能完成，因此在后续的研究中还将对这一方面进行更加深入的研究，从而找出进一步提升药用植物质量及品质的育种方法。
参考文献
[1] 沈奇，张栋，孙伟，张玉军，商志伟，陈士林. 药用植物DNA标记辅助育种（Ⅱ）丰产紫苏新品种SNP辅助鉴定及育种研究[J]. 中国中药杂志，2017，42（09）：1668-1672.
[2] 黄元河，黄云峰，潘乔丹，梁威，黄秋菊. 广西百色市右江区药用植物资源多样性研究[J]. 中药材，2017，40（06）：1274-1279.
[3] 邓爱华，刘凤英，谢鹏，王云，汤须崇，孙志勇. 五种药用植物丙酮提取物的抑菌活性、细胞毒性和安全性分析[J]. 分子植物育种，2018，16（23）：7849-7855.
[4] 王馨冉. 生物技术在药用植物研究与开发中的应用和前景[J]. 科技视界，2018（02）：201-202.
[5] 孙健，沈晓霞，陈加红，高志伟，吴殿星. 药用植物三叶青种质多样性与栽培管理的研究进展[J]. 科技通报，2018，34（01）：13-17.
（责任编辑 李媛媛）
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