灯盏花遗传改良研究及其策略(1)
[摘要]概述了灯盏花栽培研究和遗传改良的研究进展，并提出了开展灯盏花遗传基础、种质资源与良种选育等遗传改良策略和灯盏花生物学基础、良种繁育技术与高产高含量栽培技术等方面的研究策略。
[关键词]灯盏花；遗传改良；策略
我国现有的中药资源种类已达12 807种，其中药用植物11 146种，常用植物类药材320种，其中药用植物仅200余种[1]，药用植物的规范化种植和可持续发展有赖于其遗传改良的研究和应用。但由于栽培历史短，种植规模较小等原因，药用植物在遗传改良方面的研究基础薄弱。很多药用植物栽培技术粗放，通过遗传改良育成的真正意义上的品种很少。
灯盏花Erigeron breviscapus (Vant.)Hand.-Mazz.属菊科飞蓬属草本植物，又名短葶飞蓬、灯盏细辛等，为菊科紫菀族飞蓬属多年生草本植物[2]，其药性味辛、微苦，温，归心、肝经，具有祛风散寒，活血通络止痛等功效，用于风寒湿痹痛，中风瘫痪，胸痹心痛，牙痛，感冒等疾病[3]，是云南特有的野生天然药物资源，其资源总量约占全国总产量的97%。目前，国内有灯盏花制剂生产企业60余家，云南有20多家，产品成熟，类型齐全，是云南省重点开发的天然药物品种。随着人们对灯盏花药材需求量的不断增加和对野生资源的过度采集，野生药材储量低于市场需求量，植株分布频率接近稀或少。灯盏花成片分布的地区很少，仅部分海拔为1 200～3 500 m的开阔坡草地和林缘地带能够见到[4]。在加强资源保护力度的同时，开展大面积人工栽培是解决原料短的根本途径。目前，云南省灯盏花人工种植面积已经达到730 hm2，主要集中在泸西县境内，其余种植于弥勒县、弥渡县、剑川县等地。红河千山生物公司(泸西县)的灯盏花基地2004年通过了GAP认证，2009年通过了复认证。
, 百拇医药
由于灯盏花研究基础薄弱，人工栽培历史短，缺乏系统的关于生物学、栽培、品种选育等方面的系统的研究。本文概述了灯盏花遗传改良方面的研究进展，提出了相应的研究策略，以期提高对灯盏花研究的目的性与预见性。
1 灯盏花遗传研究进展
1.1 种质资源遗传变异研究 灯盏花种质资源遗传多样性进行了ISSR，RAPD，AFLP的分析。对采自云南，贵州和四川等地的36份灯盏花种质资源的ISSR分析表明，灯盏花种质资源遗传多样性丰富，遗传关系与其采集地的地理分布距离具有一定的相关性，但并非严格按地理界限聚在一起[5]。对云南、贵州和四川等地的37份灯盏花种质资源的RAPD分析中显示灯盏花遗传资源丰富，遗传关系与其采集地的地理分布距离密切相关[6]。2种标记方法存在一定的差异，可能是因为标记位点不同影响的。用云南省的6份野生种质资源和红河千山公司系统选育出来的2个品系(千山1号和千山2号)进行了AFLP分析，结果表明云南灯盏花遗传资源丰富；千山1号和千山2号灯盏花平均遗传相似系数大，遗传相似系数变幅小，品内遗传分化小，遗传性状较稳定[7]。
, 百拇医药
1.2 遗传特性 采自云南丽江、昆明和丘北等3个地区的灯盏花种群染色体均为二倍体，核型为2n=2x=18=6m+10sm(2SAT)+2st；种群基因分化系数为GST=0.279 8，变异主要存在于种群内部，属异花授粉植物；种群间遗传一致度高(I=0.917 2)，遗传距离小(D=0.087 6)[8]。对云南大理、腾冲、昆明、禄劝、丽江、中甸、文山、丘北、巧家等地共18个短葶飞蓬野生居群的植株进行细胞学研究，在云南省大理苍山、腾冲杨家坪的二倍体野生居群中发现有三倍体个体的存在。
苍山居群的2种核型分别为2n=2x=18=4m+10sm+4st，2n=3x=27=6m+12sm+9st；杨家坪居群的2种核型分别为2n=2x=18=6m+10sm+2st，2n=3x=27=3m+15sm+9st。三倍体植株较二倍体植株有较好的生长势，形态较高大粗壮，叶片较多，叶面积大，叶片厚，密毛，气孔大而明显，头状花序较大，抗性强[9]。人工培育的灯盏花三倍体植株也获得了成功，田间生物学特性的观察表明，三倍体植株生长势强，植株叶片数和头状花序直径均明显优于双亲二倍体和四倍体[10]。短葶飞蓬头状花序的发育顺序为从外部到中部，其中管状花的长度与颜色可用于确定该花蕾的小孢子发育时期，当管状花长度为2～3 cm时，雄配子体主要处于单核中期和单核靠边期。因此，可利用花蕾长度等外部形态特征确定短葶飞蓬小孢子母细胞减数分裂和雄配子体发育的主要时期[11]。
, 百拇医药
1.3 品质遗传基础 灯盏花总黄酮随不同产地[12]、不同采收月份[13]、同一地区的不同海拔、植株地上部分与地下部分及其根、茎、叶、花等器官、生长在同一生境内灯盏花居群的不同个体不同而存在较大差异[14]，而且在总黄酮含量有差异的同时，它的相关酶活性都存在空间差异[12]。灯盏乙素在植株体内不同器官均有分布，但含量不同[15]。灯盏花的有效成分灯盏乙素是一种具有显著药理活性的黄酮类化合物，目前仍缺乏对其合成途径的相关认识。张广辉等[16]成功克隆了灯盏花黄酮合成酶II基因(EbFSII)，该基因和多种菊科植物的FSⅡ基因有较高的同源性，与已报道的植物CYP93B亚家族构建进化树发现，灯盏花EbFSⅡ与直接催化黄烷酮转化为黄酮的CYP93B成员聚合在一起，因此可以推断灯盏花EbFSⅡ也具有相似的功能。刘涛等[17]克隆了灯盏花查尔酮合成酶基因，并检测了该基因在灯盏花各组织中的表达量。查尔酮合成酶(CHS)是黄酮类生物合成的一个关键酶。相关性分析表明CHS相对表达量与灯盏花不同部位灯盏乙素含量间呈正相关关系，说明灯盏乙素的生成和CHS基因的表达密切相关。, http://www.100md.com(张薇 杨生超 张广辉 苏豹)
[关键词]灯盏花；遗传改良；策略
我国现有的中药资源种类已达12 807种，其中药用植物11 146种，常用植物类药材320种，其中药用植物仅200余种[1]，药用植物的规范化种植和可持续发展有赖于其遗传改良的研究和应用。但由于栽培历史短，种植规模较小等原因，药用植物在遗传改良方面的研究基础薄弱。很多药用植物栽培技术粗放，通过遗传改良育成的真正意义上的品种很少。
灯盏花Erigeron breviscapus (Vant.)Hand.-Mazz.属菊科飞蓬属草本植物，又名短葶飞蓬、灯盏细辛等，为菊科紫菀族飞蓬属多年生草本植物[2]，其药性味辛、微苦，温，归心、肝经，具有祛风散寒，活血通络止痛等功效，用于风寒湿痹痛，中风瘫痪，胸痹心痛，牙痛，感冒等疾病[3]，是云南特有的野生天然药物资源，其资源总量约占全国总产量的97%。目前，国内有灯盏花制剂生产企业60余家，云南有20多家，产品成熟，类型齐全，是云南省重点开发的天然药物品种。随着人们对灯盏花药材需求量的不断增加和对野生资源的过度采集，野生药材储量低于市场需求量，植株分布频率接近稀或少。灯盏花成片分布的地区很少，仅部分海拔为1 200～3 500 m的开阔坡草地和林缘地带能够见到[4]。在加强资源保护力度的同时，开展大面积人工栽培是解决原料短的根本途径。目前，云南省灯盏花人工种植面积已经达到730 hm2，主要集中在泸西县境内，其余种植于弥勒县、弥渡县、剑川县等地。红河千山生物公司(泸西县)的灯盏花基地2004年通过了GAP认证，2009年通过了复认证。
, 百拇医药
由于灯盏花研究基础薄弱，人工栽培历史短，缺乏系统的关于生物学、栽培、品种选育等方面的系统的研究。本文概述了灯盏花遗传改良方面的研究进展，提出了相应的研究策略，以期提高对灯盏花研究的目的性与预见性。
1 灯盏花遗传研究进展
1.1 种质资源遗传变异研究 灯盏花种质资源遗传多样性进行了ISSR，RAPD，AFLP的分析。对采自云南，贵州和四川等地的36份灯盏花种质资源的ISSR分析表明，灯盏花种质资源遗传多样性丰富，遗传关系与其采集地的地理分布距离具有一定的相关性，但并非严格按地理界限聚在一起[5]。对云南、贵州和四川等地的37份灯盏花种质资源的RAPD分析中显示灯盏花遗传资源丰富，遗传关系与其采集地的地理分布距离密切相关[6]。2种标记方法存在一定的差异，可能是因为标记位点不同影响的。用云南省的6份野生种质资源和红河千山公司系统选育出来的2个品系(千山1号和千山2号)进行了AFLP分析，结果表明云南灯盏花遗传资源丰富；千山1号和千山2号灯盏花平均遗传相似系数大，遗传相似系数变幅小，品内遗传分化小，遗传性状较稳定[7]。
, 百拇医药
1.2 遗传特性 采自云南丽江、昆明和丘北等3个地区的灯盏花种群染色体均为二倍体，核型为2n=2x=18=6m+10sm(2SAT)+2st；种群基因分化系数为GST=0.279 8，变异主要存在于种群内部，属异花授粉植物；种群间遗传一致度高(I=0.917 2)，遗传距离小(D=0.087 6)[8]。对云南大理、腾冲、昆明、禄劝、丽江、中甸、文山、丘北、巧家等地共18个短葶飞蓬野生居群的植株进行细胞学研究，在云南省大理苍山、腾冲杨家坪的二倍体野生居群中发现有三倍体个体的存在。
苍山居群的2种核型分别为2n=2x=18=4m+10sm+4st，2n=3x=27=6m+12sm+9st；杨家坪居群的2种核型分别为2n=2x=18=6m+10sm+2st，2n=3x=27=3m+15sm+9st。三倍体植株较二倍体植株有较好的生长势，形态较高大粗壮，叶片较多，叶面积大，叶片厚，密毛，气孔大而明显，头状花序较大，抗性强[9]。人工培育的灯盏花三倍体植株也获得了成功，田间生物学特性的观察表明，三倍体植株生长势强，植株叶片数和头状花序直径均明显优于双亲二倍体和四倍体[10]。短葶飞蓬头状花序的发育顺序为从外部到中部，其中管状花的长度与颜色可用于确定该花蕾的小孢子发育时期，当管状花长度为2～3 cm时，雄配子体主要处于单核中期和单核靠边期。因此，可利用花蕾长度等外部形态特征确定短葶飞蓬小孢子母细胞减数分裂和雄配子体发育的主要时期[11]。
, 百拇医药
1.3 品质遗传基础 灯盏花总黄酮随不同产地[12]、不同采收月份[13]、同一地区的不同海拔、植株地上部分与地下部分及其根、茎、叶、花等器官、生长在同一生境内灯盏花居群的不同个体不同而存在较大差异[14]，而且在总黄酮含量有差异的同时，它的相关酶活性都存在空间差异[12]。灯盏乙素在植株体内不同器官均有分布，但含量不同[15]。灯盏花的有效成分灯盏乙素是一种具有显著药理活性的黄酮类化合物，目前仍缺乏对其合成途径的相关认识。张广辉等[16]成功克隆了灯盏花黄酮合成酶II基因(EbFSII)，该基因和多种菊科植物的FSⅡ基因有较高的同源性，与已报道的植物CYP93B亚家族构建进化树发现，灯盏花EbFSⅡ与直接催化黄烷酮转化为黄酮的CYP93B成员聚合在一起，因此可以推断灯盏花EbFSⅡ也具有相似的功能。刘涛等[17]克隆了灯盏花查尔酮合成酶基因，并检测了该基因在灯盏花各组织中的表达量。查尔酮合成酶(CHS)是黄酮类生物合成的一个关键酶。相关性分析表明CHS相对表达量与灯盏花不同部位灯盏乙素含量间呈正相关关系，说明灯盏乙素的生成和CHS基因的表达密切相关。, http://www.100md.com(张薇 杨生超 张广辉 苏豹)