藥用植物栽培屬於農業範疇。生產技術越先進,育種工作就變得越重要。實踐證明,在同等自然條件下,良種產量壹般可提高30-40%,優良雜交種產量甚至提高壹倍。
我國藥用植物育種雖然還處於初級階段,但從已育成的品種來看,增產效果明顯。如在杭州藥物試驗場培育出浙貝母新品種新靈1,比原普通品種增產11%。對元胡進行育種,獲得了元胡大葉新品種,比農場品種增產10%以上。中國醫學科學院藥用植物資源開發研究所以新莊院和武陟1兩個地黃品種雜交,育成北京1和北京2號。1966在肥力壹般的土地上進行品種比較試驗。以北京最佳農家品種小黑鷹為對照,北京1和北京2號分別增產95%和175%。江蘇省海門縣利用薄荷687和409兩個品系,通過無性和有性雜交的方法,在1975中育成薄荷新品種向海1,具有生長旺盛、親本品質好的優點。鮮草畝產3000公斤,精油薄荷醇含量85%以上。吉林省輝南縣1973提純人參,平均每平方米產量1.55kg,比混合群體增產19.2%。四川省中藥研究所選育的川烏優良品種川藥1,使川烏增產51.6%,附子增產33.2%。
以上實例表明,選育優良品種對提高產量和品質有明顯的作用。
二、藥用植物育種的特點
(壹)藥用植物的品種和類型有很大差異。
中國幅員遼闊,藥用植物資源豐富。通過全國普查,已查明的藥用植物有5000多種,其中栽培的不少於200種。許多重要的物種在長期的栽培過程中培育出了壹些農場品種和類型。如人參有大馬牙、二馬牙、長頸、圓蘆;地黃有金狀元、白狀元、小黑郢、大青郢、星葛、四毛等。浙貝母有闊葉型、窄葉型、竹葉型、小三子等;夫子有南瓜葉,絲瓜葉,花葉。
不同品種、不同類型的藥用植物差異很大。據吉林省集安市某人參場調查,三年生人參苗平均根重達馬牙65438±03.5克,二馬牙8克,長頸3.5克。同樣的爾瑪亞,植物或品系之間也有很大的差異。在北京收集100株爾瑪亞在相同條件下播種,按品系收獲三年。分別統計了菌株的平均株重,結果最好的是9.5g,最差的只有0.8g,毛地黃壹年有效成分地高辛(苷C)的含量高達0.3%,最低的只有0.03%,相差10倍。
上述藥用植物種類繁多,品質各異,為培育新品種提供了豐富的原始材料和物質基礎。
(2)藥用植物育種起步較晚,需要大量的基礎研究。
由於藥用植物栽培年限尚短,基礎研究還很薄弱,目前基本停留在農場品種層面,需要進行品種資源調查、收集和比較、細胞學和遺傳學等大量基礎研究工作。經過收集比較,有些品種可以直接應用於生產。如四川省中藥研究所從廣東省徐聞縣引進的華栝樓,與栝樓和當地栝樓相比,其鮮根產量是栝樓的6.5倍,是當地栝樓的6.5倍。
(3)藥用植物種類多,生長周期長。
藥用植物的重要種類大多為多年生植物,從播種到收獲需要較長時間,如人參、黃連需要6年,山茱萸、杜仲需要5-10年,給育種帶來困難。如果用常規方法,至少需要15-20年,甚至更久。因此,如何縮短多年生藥用植物的育種周期是壹個亟待解決的問題。應盡快采用組織培養、快速繁殖、單倍體育種和突變體篩選等新技術和新方法,尋找縮短育種周期的新途徑。
(D)藥用植物的繁殖程序很復雜。
藥用植物的育種不僅要考慮產量,還要考慮有效成分的變異和水平。比如西洋參和人參的總皂苷不表現出溶血活性(不能破壞血液中的紅細胞),但人參與西洋參的雜交,人參根的總皂苷含量降低,具有很強的溶血活性。所以在育種上,不僅要鑒定藥材的產量和性狀,還要分析其有效成分的含量,甚至還要做藥理試驗和臨床試驗,比壹般的作物育種要復雜得多。
三、藥用植物育種的理論基礎
藥用植物育種的理論基礎是遺傳學。藥用植物育種者必須掌握遺傳學的壹些基本理論。
(壹)遺傳的物質基礎
和普通植物壹樣,藥用植物各種性狀的遺傳主要是核遺傳,即由核內染色體上的基因(DNA和RNA)控制。因此,細胞遺傳學的研究成果——各種遺傳規律(分離規律、自由組合或獨立分布規律、連鎖和交換規律等。)適用於藥用植物育種。
細胞質含有DNA,具有遺傳功能,是細胞質遺傳、雄性不育和雜種優勢利用的理論基礎。
(2)遺傳和變異
遺傳是指後代和父母的相似性。任何生物只要有繁殖能力,都可以把性狀遺傳給後代。遺傳是生物有機體的主要特征。
變異是指子代與親本之間的相異,即子代與親本或同壹個親本的子代之間的某些性狀彼此不相似。生物體適應新的環境條件並改變其性質的能力稱為可變性。所有生物的後代都與其父母相似,但又不完全相似,也就是所謂的“恒常中的變化”,即生物的屬性既有遺傳的壹面,也有變異的壹面,只有生物具有變異性,才能出現新的類型,這就為選擇提供了依據,使生物由低級向高級、由簡單向復雜發展。生物變異離不開遺傳,只有通過遺傳才能把優秀的變異代代相傳,培育出新的品種。
總之,遺傳和變異既矛盾又統壹,育種者必須學會正確利用遺傳和變異的矛盾統壹關系。
生物體為什麽會變異?原因不外乎兩個。第壹,環境條件的變化造成了外部性狀的變異,壹般不會遺傳。比如浙貝母在產地的株高通常在70cm左右。引種到北京後,由於環境條件不適應,植株變矮,產量下降。如果種在合適的地方,株高和產量都會恢復。二、基因變異,細胞內的遺傳物質(基因)發生了根本性的變異(包括基因重組和相互作用,染色體結構和數量的變化等。).基因控制性狀。既然基因發生了本質變異,性狀也發生了本質變異,所以可以遺傳給後代。
以上兩種變異,即遺傳變異和非遺傳變異,在當代很難識別,只能靠後代的表現來檢驗,這涉及到植物的外在表現和內在本質。
表現型是生物體自身的特征,是由外界環境表現出來的。
基因型是壹組特定的遺傳物質,在壹定條件下可以表現出生物體的特征。比如農家品種地黃金狀元,植株更大,生長期更長,產量更高。英國小黑品種植株矮,生長期短,但耐瘠薄。當它們同時種植在肥沃的土地上時,金冠的性狀可以得到充分發展,表現為植株高,塊莖大,產量高。如果種植在貧瘠的土地上,小英的性狀可以得到充分發展,在苗壯生長,產量更高,但金冠表現不佳。在肥沃的土地上,能讓金狀元表現出株高、塊莖大、產量高的壹套遺傳物質,就是金狀元的基因型。小黑鷹沒有金狀元的基因型,在任何條件下都無法成長為金狀元。同樣的,金狀元也沒有小黑英的基因型,在任何情況下都無法表現小黑英的特質。在肥沃的土地上長得好和在貧瘠的土地上長得不好,是金狀元在不同環境條件下的不同表型。可見,表現型是基因型與其外界條件相互作用的結果。基因型是遺傳的可能性,表型是遺傳的現實性。在育種中,人工選擇就是根據表型選擇需要的基因型。
(3)選擇
遺傳、變異和選擇是培育新品種的三大要素。偉大的生物學家達爾文曾說:“選擇是魔術師的手杖,可以隨意把生物塑造成任何類型和圖案。”目前地球上栽培植物種類繁多,都是少數原始野生物種通過不斷變異和自然選擇,對有利變異進行遺傳和鞏固的結果。因為變異創造了新的生物個體,自然選擇保存了更好適應環境條件的有利個體,遺傳鞏固和積累了自然選擇的結果。在未來,在這個新的層面上,我們將再次變異、選擇和遺傳,使有機體繼續發展和進化。在育種中,人工選擇是積累變異,按照人的意誌實現目標的重要環節。沒有人工選擇,就無法培育出新品種。
人工選擇和積累變異可以作為壹個例子。cina蒿是驅蛔蟲藥的原料植物。為了提高艾草的年含草量,在1963田間試驗的基礎上,選擇了169株艾草進行了年含草量分析。結果表明,最低為0.45%,最高為3.21%,含量均在3%以上。1964繁殖含量在3%以上的單株,選取49株單株進行含量分析。最低為1.1%,最高為4.5%,其中含量在3%以上的單株比例提高到16.32%。1965繼續選擇,含量在3%以上的單株進壹步提高到90.1%。說明選擇具有積累變異的創造功能。
四。藥用植物的育種目標
育種目標就像建築藍圖,只有有了藍圖才能進行建設。設定育種目標是育種工作中最基本也是最重要的環節。如果育種目標設定不當,育成的品種不能滿足生產的需要,後果是浪費人力、物力和時間,甚至無法育成品種。所以,育種目標正確與否,是育種成敗的關鍵。
藥用植物的育種目標不僅要註重優質、高產、抗逆性強,還要考慮有效成分和含量是否穩定,外觀和色澤是否符合標準。制定育種目標有三個原則:
(壹)調查研究了解情況
在制定壹種藥用植物的育種目標之前,要深入到這種藥材的主產區,了解它的生產歷史和現狀,耕作制度和生產發展水平。了解生產中存在的主要問題,如貝母繁殖系數低、黃連生長期長、人參病害嚴重等,是我們制定育種目標的基礎。
(二)著力抓住主要矛盾
藥用植物種類繁多,受到人力物力的限制,只能選擇其重要種類進行育種工作,抓住重點,集中力量解決主要矛盾。對於小問題,可以采取適當照顧的原則。只要不是致命的弱點,就沒必要提出過分的要求。其實不可能面面俱到。要解決各種問題,可以根據不同的目標培育不同的品種。
(三)當前與長遠相結合
制定育種目標既要考慮當前的需求,又要考慮未來可能發生的變化,因為壹個品種的選育需要幾年甚至幾十年的時間,不能只考慮當前的生產水平而忽視未來的需求。
動詞 (verb的縮寫)原始資料的收集和研究
原材料是培育優良品種的物質基礎。無論是常規育種還是新技術育種(單倍體、高光效、雜種優勢利用、體細胞雜交,甚至基因工程等。),離不開品種資源,即原料可以廣泛利用,這是現代育種的特點之壹。原料的合理選擇對育種的成功起著決定性的作用。實踐證明,品種資源越豐富,對其研究越深入,應用越有針對性和預見性。育種要取得突破,必須依靠關鍵品種資源的發現和利用。
(1)原始材料的種類
為了便於研究和利用,原材料壹般分為四類:
1.當地原始材料
是當地長期栽培形成的品種和類型,對本地區自然條件適應性強,是育種的基礎材料。
2.其他地方的原始材料
從其他地區或國外進口,性能好的可直接應用於生產。壹般來說,這種原材料對引進地區的適應性較差,但它可能具有改善當地品種缺點所需的寶貴特性。
3.野生相關植物
如野生貝母、野生延胡索、野山參(野山參)等。
4.人造原料
是指在育種過程中選擇的未定型品種或中間材料。這些材料變異多,綜合性狀好,但在某些方面存在不足,被視為選種的原始材料。
(2)原始資料的收集和鑒定
1.原始資料的收集
這是壹項艱巨的任務,必須依靠群眾,大力配合,根據育種目標的需要,集中收集。
對收集到的原始材料要及時整理,根據形態、物候、產量、抗性等特點進行分類,杜絕重名或同名現象,並登記在原始材料卡片上,內容包括:編號、植物名稱(外文資料統壹翻譯)、品種名稱、生態環境、花期、果期、果實成熟期、生長發育周期、栽培要點、當地選種和采集。
2.原始材料的識別
正確的識別是決定選擇的重要依據。根據育種目標的要求,客觀、準確、全面地鑒定不同時期的原始材料。這些方法如下:
(1)字段標識
生長期在田間觀察記錄。
(2)室內鑒定
在室內測試種子或者用儀器分析。
(3)間接鑒定
在材料較少時,為避免破壞稀有材料或必要的儀器不具備時,可進行間接鑒定,如根據基部節間厚度和單位長度幹物質重量鑒定抗倒伏性,根據單株收獲指數估算其高產。但間接鑒定不能完全代表真相,僅供參考。
(4)誘導認同
給植物接種病原體使其生病,以鑒定其抗病性。
(5)異地鑒定
將鑒定材料送到疾病多發地區進行自發鑒定或在自然條件惡劣的地區對原始材料進行嚴格檢驗。
六、選擇的基本方法
選擇很重要,這是壹種古老的育種方法,但至今也沒有失去它的重要性。無論是常規育種還是新技術育種都應該使用這種手段,並經過壹個重要的選擇環節。因此,采用正確的選擇方法對提高育種效率起著非常重要的作用。
(壹)單株選擇法
從原始群體中選擇單株,種植成行或小區,與行或小區進行觀察比較,選擇優良品系培育品種。
(2)混合選擇法
將選出的優良單株進行混合,並與原品種進行比較。如果真的比原來的品種好,可以用於生產。
單株選擇可以識別單株後代,淘汰不好的單株後代,混合選擇不方便淘汰不好的單株後代。因此,從選擇效率來看,單株選擇高於混合選擇。從工作的復雜程度來看,混合選擇比單株選擇容易。從應用範圍看,單株選擇多用於自花授粉和異花授粉作物,混合選擇多用於異花授粉作物。
(3)改進的混合選擇方法
單株選擇後,有些植株或地塊的性狀基本相同,就可以將這些植株或地塊混合收獲,從而獲得更多的種子或種子,然後進行產量比較和多點試驗。
(四)群體選擇法
在混合選擇中,如果群體過於復雜,無法確定哪種類型更好,可以將不同的類型分別合並成幾個群體,然後通過對群體的觀察和比較,選出優秀的群體進行生產。
(5)其他選擇方法
除上述四種選擇方法外,還有輪回選擇法、壹粒種子選擇法、進化育種選擇法等。,可根據工作需要適當采用。
輪回選擇法的特點是自花授粉,每個選擇期雜交壹次。選擇的對象是壹群個體,而不是個人。在選擇植株的同時進行自花授粉,可以減少不利基因的幹擾。各品系間可能組合的雜交育種,可以避免近交的不利影響,增加有利基因重組的概率。
壹粒選法是基於自花授粉植株的經濟性狀多為數量性狀,行間變量隨世代推進而增大,行內變量隨世代推進而減小。為了保持雜交後代豐富的變異性,在F4代之前只淘汰特別差或感病的個體,使有利的基因型盡可能保留下來,而那些產量高或品質好但在群體競爭中較弱的個體不會丟失。
進化育種選擇法的特點是選擇單株,在單株間進行可能的單交,將單交種子混合播種,經過多年的自然選擇,通過人工選擇,將壹個龐大的雜交群體育成新品種。