生物技术在药用植物育种和种质资源保存中的应用

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２００８年第１期宁夏农林科技

生物技术在药用植物育种和种质资源保存中的应用

刘月梅１，白小安２

（１．延安职业技术学院，陕西延安７１６０００；２．延安市退耕还林管理办公室７１６０００）

摘要：生物技术在药用植物育种中的应用主要有以下几个方面：优良药用植物的快速繁殖、单倍体和多倍体培养、离子束技术、原生质体培养和融合、基因工程等。利用生物技术方法建立种质保存基因库，保存药用植物的种质资源也是一种非常有效的方法。关键词：生物技术；药用植物中图分类号：ｓ１８８；ｓ３２５

文献标识码：Ａ

在药用植物的育种和种质资源保存过程中，存在着许多用经典生物学方法和技术难以解决的问题，如优良药用植物种苗的快速繁殖，抗病虫害品种的选育，珍稀濒危药用植物大规模无性繁殖，优良药用植物新品种的选育等问题。生物技术的兴起为我国药用植物的研究及发展提供了机遇和手段。伴随着高等植物离体培养、植株再生、基因重组等生物技术的日趋成熟，药用植物的生产在数量和品质上都取得了显著的进步。

１

生物技术在药用植物育种中的应用

１．１

优良药用植物种苗的快速繁殖

植物的快速繁育技术特点是繁殖速度快、周期短，不受季节、

气候、自然灾害等因素的影响，并可实现工厂化生产。这对于因病毒病害严重影响产量和质量的药用植物、靠有性繁殖提供种子而发育不完善或种子成本高的药用植物、靠无性繁殖提供“种子”而无性繁殖系数低且种子需求量大的药用植物、渐危或濒危药用植物的引种驯化等都具有重要的科研和生产意义ｎ］。

到目前为止，已有近２００余种药用植物经离体培养获得了试管植物，其中苦丁茶、芦荟、枸杞、三叶草、怀地黄、金钱莲、石斛等试管繁殖技术已经用于药材种植，在增产及挽救道地药材资源方面发挥了重要作用圆。但是由于工艺、成本、市场等问题尚未完全解决，所以大部分植物还不能将此法用于生产以取代现有的营养繁殖和种子繁殖的方法。

１．２药用植物的单倍体和多倍体培养

单倍体经染色体加倍后成为纯系，而且突变性状易于表现出来，对于杂合性的药用植物品种选育、改良及遗传分析有重要意义。我国在药用植物的花药培养方面也做了很多的工作，１９７９年我国首先用地黄花粉诱导出了绿色植物，并对获得的植株进行了染色体鉴定。】。樊映汉等州和曹有龙等西１分别对宁夏枸杞花药愈伤组织进行培养，都获得了单倍体植株，为枸杞新品种、新类型的过程又相对漫长，所以人们常用人工诱变的方法来培育多倍体植加倍的植株。目前利用单倍体和多倍体培养技术得到新品种的药用植物有乌头、当归、甘菊、板蓝根、黄芩、白术、丹参等，其中部分品种已产生了可观的经济效益［删。

１．３离子束生物技术应用于药用植物品种改良

２０世纪８０年代中期，中国科学院离子体研究所余增亮等率

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方数据文章编号：１００２—２０４ｘ（２００８）ｏ卜００５８一０２

先将离子注入技术用于农作物品种改良，于１９８６年首次发现离子注入水稻生物学效应网。近年来，离子束生物技术开始用于药用植物的品种改良，并已取得了明显的成效。另外离子束生物技术在药用植物多倍体育种中也有广泛的应用前景：利用低能离子束注入与秋水仙素联用的途径诱导药用植物多倍体．从而提高药用植物多倍体的诱导率：在其多倍体后代群体中可以筛选出药用成分更高，产量更大，抗性更强的多倍体；可以将后代多倍体的目的基因进行遗传转化，进而提高药用植物的品质盯】。

１．４药用植物原生质体的培养与融合

原生质体小且具有单个活细胞的全能性，为植物育种开创了一条新的途径。原生质体培养和植株再生技术是药用植物生物工程的基础，通过原生质体培养筛选高产细胞系、细胞杂交、以原生质体作为受体系统的基因转化技术都依赖于植物原生质体的培养、融合和植株再生技术。６０年代初英国的ＣｏＣｋｌｎｇ首次用酶法分离原生质体获得成功，以后在各国科学家的共同努力下，植物原生质体培养和融合取得了突破性的进展，迄今从原生质体培养成完整植株已近１００种植物，其中药用植物有石刁柏、石龙芮、南洋金花、颠茄等１０余种嘲。

１．５基因工程在药用植物育种中的应用

利用基因工程技术，提高药用植物有效成分含量和次生物质产量，培育抗病毒、抗虫害植株，在当前药用植物生产中已显示出巨大的经济效益。目前国际上药用植物基因工程的一个新的发展趋势是利用转基因植物生产药物。转基因再生植物是将农业上的某些基因通过二元载体系统导入植物基因组内，或单独用农杆菌转化植物而获得再生植物，从而对已有的植物品种进行改良，以获得高产植物次生代谢物植株，同时又是提高次生代谢产量的一条途径［７】。通过重组ＤＮＡ技术可将植物及微生物的基因相互转基因导入本不具备这些性状的植物体内，可达到改良植物品种的目的嘲。日前植物转基因的方法主要有农杆菌介导的基因转移、物转基因植物有菊花、柴胡、长春花、丹参、枸杞、广藿香、石防风２生物技术在药用植物保护中的应用

收稿日期：２００７—９—２０

作者简介：刘月梅（１９７１一）。女，新疆石河子人，讲师，研究方向为植物资源加工与利用。

移。从而使药用植物资源再生。利用转基因技术将某些优良性状种质系统的基因转移和外源基因直接导入法等。已获得的药用植等‘ｌ伽ｏ

选育奠定了基础。由于多倍体药用植株常具有抗逆性强、药用成份含量高、产量高等对生产有利的特性，而自然界生产多倍体的株。人工诱变的方法很多，最常用的是化学诱导法，用浓度为０。０１鬈～１．０鬈的秋水仙素处理植物的生长点，可得到染色体数目

宁夏农林科技

２．１

２００８年第１期

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药用植物保护现状

虽然我国药用植物资源丰富，但是如果在使用这些资源时只

理到分子水平的评估种质资源的有效方法，势必将药用植物种质资源的研究推向一个新的层次和高度，从而为种质资源的充分有效利用及其遗传改良提供科学的依据和方法。参考文献：

【１】粱文裕，曹雯，王俊，等．生物技术在我国药用植物研究中的应用．宁夏

农学『览学报，２００３，２４（４）：９２“９５

【２】王凌诗，黄其满．生物技术与药用植物的研究、开发和利用・高科技通

进行掠夺性开采和浪费使用，不仅会造成资源枯竭，还会出现生态植被破坏和环境日益恶化的严重后果。保护药用植物资源，防止物种濒危和灭绝，是一个涉及宣传、教育、立法、科学研究、行政管理、经济贸易等方面的复杂问题。

２．２

生物技术在药用植物种质资源保存中的应用

基因库，保存遗传资源也是一种非常有效的方法圆。药用植物离采用植物细胞、组织或器官，占用空间少，可同时保存很多物种，

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管理方便：培养材料无菌安全，可长期保存或随时使用；保存材料

嘲茎三：翟等：：二嚣育种的现状与展望．世界科学技术一中药现代……。一：。：．．：：。：：，：二’。ｌ…。……’…～‘………一

【４】樊映汉，臧ｉ，赵敬，等．两种枸杞植物花药培养单倍体的诱导．宁夏枸

杞研究．宁夏人民出版社，１９９８：６１。６２

【５】曹有龙，贾勇炯，陈放。等．枸杞花药愈伤组织悬浮培养条件下胚状体

发生与植株再生．云南植物研究，１９９２，２１（３）：３４６．３５０

【６】陈浩，粱运章．离子束生物技术及其在药用植物育种中的应用．中草

药。２００５．３６（５）：“１—６４３

体种质保存与传统的保存植物种质资源的方法——种子库相比，

经复苏后，便可以在短期内快速繁殖大量种苗，对药材种苗生产调节非常有利，能最大限度地抑制生理代谢强度，降低劣变发生频率，达到长期保存种质的目的。

３展望

生物技术在药用植物育种方面具有很好的应用潜力，在现阶段尤以细胞工程技术相对比较成熟一些，应用的可能性更大。有些技术尚处于基础理论研究和逐步完善过程中，离应用还有一段多技术问题亟待解决。因此如何将生物技术有效的综合运用，并结合传统的形态、生理学研究方法及技术，形成一套从形态和生

（Ｌ接第５５页）

用黧。嘉嚣ｉ二？玉峰’等‘药用植物的多倍体育种’生物学通报’

【８】张弛＇陈彩艳．基因工程技术提高药用植物次生物质产量研究进展．云

南大学学报（自然科学版），２００４，２６（６）：５２～５４

【９】吴英．郭安平・孔华，等・药用植物基因工程研究进展・热带农业科学ｔ

警篓箜婴望三翌苎粤工至ｊ置篡篓箩．、璺圭零苎皇妻妻覃：仍有苎【１０】。；赫三≤≥晓，等满用植物生物工程研究进展Ⅲ．分子标记、

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青任编辑．褚庆芳

产量波动情况（图３），水稻冷害指数与宁夏引黄灌区水稻单产气象产量具有较高的相关性（相关系数Ｏ．７２），水稻冷害指数＞０的年份对应的年景多为增产年份，水稻冷害指数（Ｏ的年份对应的年景多为减产年份，水稻冷害指数越小减产幅度越大，水稻冷害严重减产幅度较大的１９７６年、１９７９年、１９９２年、１９９３年其水稻冷害指数均小于一２０。综合分析水稻冷害与水稻产量的变化，可以看出：在气温波动中持续上升的气候背景下，水稻产量逐步提

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高，但产量波动明显加大；在同等低温冷害年景条件下，造成的减产损失在加大。

３结论与讨论

１）水稻冷害发生情况与夏季（６～８月）平均气温状况直接相关，气温高的区域水稻冷害发生轻，气温低的区域水稻冷害发生重。２）气候变暖背景下，宁夏水稻冷害发生日数近年来呈明显减少的趋势。无论是水稻冷害发生的区域还是冷害的频次，均表现为明显减少的趋势。特别是１９９４年以来的１３年间，除中卫站外，仅个别站点在个别年份出现冷害。

３）水稻冷害是影响宁夏水稻产量的最主要的农业气象灾害之一，由于气候变暖带来热量条件的改善，水稻稳产、高产的能力进一步增加。但是，随着大面积晚熟水稻品种的推广，低温冷害的发生强度并不一定会减少，在同等低温冷害年景条件下，造成的减产损失在加大，因此，水稻品种的变化必须与气候变化相适应，才

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能减少水稻冷害造成的减产损失。参考文献：

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（２００７）

【２】李艳春，李艳芳．宁夏近百年来的气候变化及突变分析．高原气象，

２００１．２ｌ（１）：１０ｌ一１１２

图２宁夏引黄灌区水稻单产变化曲线

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【３】董永祥．宁夏气候与农业．宁夏人民出版社

【４】杨桂青，等．再谈宁夏水稻冷害，宁夏农林科技，１９９４（３）

【５】方修琦．气候变暖的适应行为与黑龙江省夏季低温冷害的变化．地理

∞

。……………．…………年代

图３水稻气象产量与冷害指数对比曲线

研究，２００５（５）

【６】王晓群｜佳木斯市水稻热量指标鍪定厦水稻低温冷害分析．黑龙江气

象。２００５（２）

责任编辑：李晓瑞

万方数据　

生物技术在药用植物育种和种质资源保存中的应用

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

刘月梅， 白小安

刘月梅(延安职业技术学院,陕西,延安,716000)， 白小安(延安市退耕还林管理办公室,716000)

宁夏农林科技

NINGXIA JOURNAL OF AGRICULTURE AND FORESTRY SCIENCE AND TECHNOLOGY2008(1)

参考文献(10条)

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1. 黄璐琦.吕冬梅.杨滨.邵爱娟.陈敏.魏建和.HUANG Lu-qi.LV Dong-mei.YANG Bin.SHAO Ai-juan.CHEN Min.WEIJian-he 药用植物种质资源研究的发展--核心种质的构建[期刊论文]-中国中药杂志2005,30(20)2. 宋智青.梁运章.李玉峰.陈浩 药用植物的多倍体育种[期刊论文]-生物学通报2006,41(7)3. 张旺凡.汪友蓉 多倍体育种技术在药用植物领域应用进展[期刊论文]-中医药导报2006,12(2)

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引用本文格式：刘月梅.白小安 生物技术在药用植物育种和种质资源保存中的应用[期刊论文]-宁夏农林科技

2008(1)