本草基因组学在中药材新品种选育中的应用

针对中药材传统育种周期长、效率低等问题,本研究团队提出基于本草基因组学辅助中药材优质新品种选育的策略。通过分析中药材的基因组、转录组、简化基因组等,获得大量单核苷酸多态性(SNP),简单重复序列(SSR)等标记,结合中药材高产、优质、抗逆等目标性状,辅助中药材新品种的选育,如紫苏高产新品种"中研肥苏1号"、三七抗病新品种"苗乡抗七1号"等。然而中药材种类繁多,研究基础薄弱,应通过加强中药材组学研究为其新品种优质基因筛选提供标记,同时建立分子育种和传统选育的综合技术,实现分子标记与优良性状的连锁,加快优质中药材的选育进程,以保障中药材的安全有效。     

药用植物DNA标记辅助育种(一):三七抗病品种选育研究

药用植物DNA标记辅助育种以DNA多态性为基础,依据分子杂交、聚合酶链式反应、高通量测序等技术,筛选与高产、优质、抗逆等表型关联的DNA片段作为标记,辅助新品种的选育。该研究采用DNA标记辅助育种结合系统选育的技术,选育首个三七抗病新品种"苗乡抗七1号"。结果表明,基于RAD-Seq技术检测出抗病品种包含12个特异SNP位点,经验证record_519688位点与三七抗根腐病相关,包含此位点的基因片段可作为抗病品种的遗传标记辅助三七系统选育;与常规栽培种相比,抗病品种种苗根腐病及锈腐病的发病率分别下降83.6%,71.8%;二年生及三年生三七根腐病的发病率分别下降43.6%,62.9%。此外,依据与抗病关联的SNP筛选三七潜在的抗病群体,该模式扩大目标群体并提高选育效率。药用植物DNA标记辅助育种将加快药用植物新品种选育及推广的进程,保障中药材产业健康发展。     

中药材分子标记辅助育种技术研究进展

分子标记辅助育种是通过将现代分子生物学与传统遗传育种相结合,培育中药材优良种质的重要方法之一,其育种的主要目标是使中药材的生物学性状稳定、产量和药用成分可控,所生产的药材具有"优形、优质、优效"特征。相对于传统选育偏重于表型性状选择,分子标记辅助育种还注重基因型的筛选,其主要包括分子遗传连锁图谱构建、数量性状位点(QTL)定位、遗传多样性研究、品种与杂交种质纯度鉴定、分子标记辅助选择应用等5个领域。目前在中药材分子标记辅助育种研究中主要采用的DNA分子标记为SCoT,ISSR,SSR,SNP等。随着高通量测序技术的快速发展,全基因组关联分析(GWAS)、分子设计育种将成为未来中药材育种的热点。该文系统综述了利用分子标记辅助育种开展中药材优良种质选育研究的现状,并对未来发展前景进行展望,提出了利用分子生药学理论和方法加快中药材品种选育的建议,以期为中药材育种、中药资源保护及可持续利用等工作提供理论指导。     

四川省中药材育种现状分析

对四川省3个五年计划"中药材育种攻关"项目成果进行梳理,从发展历程与主要成绩、育种目标和方法、育种基础以及市场化推广等方面分析了四川省中药材育种取得的成效及存在问题,进一步提出系统选育结合其他选育方法培育品质好、抗性强的品种;强化基础研究,探索分子标记辅助育种;规范种子种苗生产,加大新品种的推广力度,推动四川省中药材新品种选育工作的健康快速发展。     

药用植物DNA标记辅助育种(三)三七新品种——“苗乡抗七1号”的抗病性评价

药用植物DNA标记辅助育种加快新品种选育及推广的进程,保障中药材产业健康发展。该研究以首个三七DNA标记辅助选育新品种—"苗乡抗七1号"为研究对象,系统评价其种子、种苗、块根对根腐病致病菌Fusarum oxysporum的抗性。结果表明,与常规栽培种相比,接种7 d,抗病品种种子病情指数下降52.0%;接种25 d,抗病品种种苗死苗率及块根病情指数分别下降72.1%,62.4%;此外,接种后抗病品种种子及种苗生长抑制率下降。"苗乡抗七1号"种子、种苗、块根对根腐病表现显著的抗性,该品种的抗性评价将为新品种的推广提供依据,保障三七无公害栽培的顺利开展。     

乌头自然群体株系的第一、二子根质量标记-性状关联分析

目的发掘乌头子根质量相关分子标记,为乌头新品种选育提供技术支撑。方法研究利用280个AFLP分子标记位点对126份乌头的自然群体进行了第一、二子根质量的分子标记-性状关联分析。结果 STRUCTURE软件基于k值变化推导出供试自然群体的最佳亚群数为2,关联分析识别到19个目标性状关联位点,分别解释了0.87%~6.69%的表型变异。其中P1M1-27、P3M3-30及P1M1-20在GLM模式、MLM模式、GLM+K模式及GLM+Q模式中均被识别到。结论研究发掘到的目标性状关联位点对乌头分子标记辅助育种具有重要意义。     

脱氧核糖核酸分子标记在天麻辅助育种研究中的应用

对DNA分子标记技术:RFLP、RAPD、AFLP、SSR、ISSR、SNP等的原理和特点,进行了简单分析,并介绍了DNA分子标记分类、遗传多样性分析、品种鉴定、连锁图谱构建和分子标记辅助育种方面的应用情况。展示这项技术的发展具有巨大的应用潜力和广阔的应用前景。     

铁皮石斛新品种“仙斛3号”的选育及特征特性研究

目的:在以往研究工作基础上,选育出铁皮石斛优良品种,促进铁皮石斛产业健康发展。方法:通过杂交、诱变、筛选等方法,选育出高产、优质的铁皮石斛新品种。结果:获得了适应性及抗逆性强、产量高的铁皮石斛新品种"仙斛3号"。与对照品种"新黑"、"仙斛1号"比较,"仙斛3号"新鲜茎叶、茎产量以及浸出物含量均显著高于对照品种。SSR分子标记分析表明"仙斛3号"与石斛属其他品种(系)存在明显遗传差异。结论:"仙斛3号"是继"仙斛2号"之后又一个铁皮石斛新品种,为铁皮石斛的合理开发利用与保护提供方向与依据。     

野生紫苏中2种新的含异戊二烯的3-苯并 庚平衍生物作为环氧合酶抑制剂

环氧合酶(COX)是炎症过程中催化介质形成的一个重要酶类。研究紫苏制剂的二氯甲烷提取物在浓度50μg/mL时对COX-1的抑制作用发现,仅有苏梗对COX-1有显著的抑制作用,抑制率为83.0％;而对照药吲哚美辛在浓度5μM时抑制率为80.2％。本次采用COX-1抑制试验,对苏梗的化学成分进行了分离鉴定。 野生紫苏(Perilla frutescens)梗(950g)     

甜叶菊甲基磺酸乙酯离体诱变及耐盐变异体的SRAP检测

目的 建立甜叶菊甲基磺酸乙酯(EMS)离体诱变体系,通过SRAP检测鉴定获得甜叶菊耐盐突变体.方法 将"皖甜1号"-B1甜叶菊组培苗茎段接种在含有不同质量浓度NaCl的MS培养基中,进行耐盐临界NaCl质量浓度的筛选;用不同浓度的EMS处理甜叶菊组培苗茎段不同时间,筛选EMS诱变甜叶菊的适宜浓度和时间;将经过EMS诱变过的甜叶菊组培苗茎段接种在含有临界NaCl质量浓度的MS培养基上进行耐盐变异体的筛选,对存活的变异株通过SRAP标记进行耐盐性鉴定.结果 甜叶菊组培苗耐盐临界NaCl质量浓度为1.0%;EMS 诱变甜叶菊组培苗茎段的适宜浓度和时间范围为0.8%～1.0% EMS处理8～10 h;筛选出41株甜叶菊耐盐变异株,SRAP分子标记表明,4株在DNA水平上发生了变异,突变比率为9.76%.结论 初步建立了甜叶菊EMS离体诱变体系,为甜叶菊高产耐盐新品种的选育提供了一种新的育种途径.     

三七无公害栽培体系的探讨

三七是中国传统中药材,其栽培历史悠久,但在栽培过程中存在的农残高、病虫害重、连作障碍严重等问题阻碍了三七产业的可持续发展。无公害栽培是保障三七产业发展的有效措施之一。本研究概述了三七无公害栽培的主要环节,包括：基于药用植物全球产地适宜性分析建立三七选地标准,通过合理轮作和土壤消毒建立三七综合土壤改良措施,建立新品种选育、水光肥一体化管理和病虫害防治的规范栽培体系。此外,开展三七野生抚育模式、分子标记辅助三七新品种选育、建立综合的病虫害防治平台,可以有效的完善三七无公害栽培体系,进而促进三七产业的可持续发展。     

线粒体nad 1内含子2序列在石斛属植物分子鉴定中的应用

目的在兰科石斛属药用植物鉴定中应用新的分子标记。方法扩增并测定9种石斛属植物线粒体中NADH脱氢酶亚基1编码基因(nad 1)内含子2(in tron 2)的全长序列。结果比对后的nad 1 in tron 2序列长872bp,其中有17个变异位点,可以鉴别除粉花石斛D end robium lodd ig esii以外的8种植物。结论线粒体nad 1 in tron2序列可以作为一种新的分子标记用于石斛属植物的鉴定。     

我国中草药航天育种研究进展与展望

我国中草药航天育种已有30余年的历史,共搭载中草药种子29次,取得了一定成就,但也存在一些问题。本研究从有效成分及其相关含量、药效学、经济产量、外观性状与显微性状、植物学特性、植物生理生化变化、细胞学效应与分子标记、抗性等方面综述了我国中草药航天育种研究进展。从加强研究力度、加强新品种选育或培育、建立航天育种协同创新平台、创新产业融合模式等方面提出了下一步研究展望。     

中药资源空间诱变育种研究进展

我国中药资源物种储量丰富,长期以来我国的中药材以野生采收为主,目前中药野生资源已远不能满足中药现代化发展的需求。人工培育的药用植物优良品种少、种植面积小、产量低,多种常用药材处于短缺状态,亟须采用科学的育种方式,提高药用植物的产量及品质。空间诱变育种具有效率高、变异幅度大、育种周期短等特点,是获得新种质资源的有效途径。空间环境对植物的诱变效应主要表现在空间微重力、辐射以及空间环境综合因素复合效应影响植物细胞分裂、染色体结构、DNA损伤修复等,使植物产生变异。目前药用植物空间诱变机制研究主要集中在空间环境对药用植物的生长发育、生理生化、细胞结构、分子水平和有效成分含量等方面产生的影响。利用空间诱变育种技术,已经在丹参、灵芝、薏苡等药用植物上培育出多个新品种,这些新品种在产量、品质上具有较大的优势。随着航天技术的发展,利用空间特殊环境对药用植物有效成分合成和积累的促进作用,进行有效成分的生产,必将成为中药资源空间诱变育种未来发展的一个重要方向。     

丹参高密度分子遗传图谱的构建

目的:以前期研究为依托,利用丹参EST-SSR分子标记法进一步构建丹参高密度遗传图谱,为丹参重要性状相关基因的定位、克隆及分子标记辅助选育新品种等研究提供技术基础。方法:利用紫花丹参74(母本)×白花丹参18(父本)两个品系杂交所得到的F1代植株,对411对引物进行PCR扩增及多态性筛选,结合前期研究得到的标记数据,利用Joinmap 4.0作图软件进行数据整合构建图谱。结果:用2个亲本共筛选了411对EST-SSR引物,共有328对引物有稳定的扩增产物,得到多态性引物164对。结论:最终构建了一张包含150个分子标记的高密度丹参遗传连锁图谱。     

三七遗传改良的研究进展

三七Panax notoginseng作为传统名贵中药材,市场需求量大,人工种植是保障三七原料供给的主要措施之一。但三七在种植过程中对生态环境要求苛刻,面临着生长分布区域狭窄、连作障碍严重等诸多问题,加之三七良种对三七种植产业贡献率较低,三七品种化制度尚未建立。因此,从三七种质资源收集与鉴定、新品种选育、三七重要性状及关键基因挖掘、分子标记开发、组学技术应用等方面对三七遗传改良工作进行整理,为今后三七的新品种选育工作提供参考。     

苦蘵育种F1群体真伪鉴定

目的:研究苦蘵育种F_1群体真伪。方法:以浙江临海和浦江两个种源的苦蘵为亲本,对获得的85个杂交F_1代,利用200对全基因组SSR标记进行杂交后代真伪鉴定。结果:筛选出2对可进行苦蘵F_1代个体杂种鉴定的特异性SSR标记SSR0959和SSR0116。其中利用这两对SSR标记证实本研究构建的苦蘵杂交F_1代群体的85个单株均为双亲互补型(真杂交种)。结论:通过SSR分子标记技术可以快速、准确的鉴定出苦蘵杂交群体中的真杂交种,为后续苦蘵高密度遗传连锁图谱的构建以及有效成分的QTL定位研究奠定基础。     

双分子标记法的构建及在中药研究中的应用

该文针对作者之前提出的分子鉴定中真伪鉴别有余,优劣评价不足的现象,以及中药材二维分子标记法构建中功能基因研究基础薄弱的情况,提出了基于DNA分子标记和代谢标识物相结合的双分子标记法(bimolecular marking methods,简称BIMM),能满足现阶段在分子水平同时研究中药的种类和质量差异.该文系统介绍了双分子标记法的概念、原理、方法和技术流程,总结了该方法所具备的技术优势,展望了其在中药多来源药材的鉴别研究、年限鉴别研究、产地鉴别研究、优良种质研究、新的药物资源的寻找和开发及中药植物新品种保护中的重要应用.作为中药材二维分子标记法的补充,双分子标记法的提出,将进一步促进分子水平对中药的真伪鉴定及质量优劣评价研究的发展.     

青蒿(黄花蒿)分子育种现状及研究策略

疟疾被认为是世界三大致死疾病之一,黄花蒿是抗疟一线药物青蒿素的唯一天然植物来源,因此培育高青蒿素含量的黄花蒿新品种具有重要战略意义。随着黄花蒿种质资源库的建立及基因组、转录组、遗传图谱等遗传信息的公布,通过解析遗传信息发掘黄花蒿优质、抗逆基因和遗传标记等分子育种手段来快速培育优良品种成为黄花蒿未来育种的主要方向。该文基于黄花蒿的遗传背景和分子育种领域的研究现状,探讨并制定了黄花蒿分子育种策略和技术路线,对未来黄花蒿分子育种提供了指导与科学参考。     

选育甘草乌新Ⅰ号的生理特性和基因多态性研究

目的对从野生甘草中选育出的新品种甘草(乌新Ⅰ号)进行种质评价。方法观察了其发芽率、可溶性蛋白量和过氧化物酶活性,并与对照组进行了基因组多态性比较。结果乌新Ⅰ号可溶性蛋白量产生了变化,过氧化物酶活性显示乌新Ⅰ号具有较高活性。通过分子标记简单序列重复技术(ISSR)进行多态性分析,在所使用的22条随机引物中,6条随机引物产生了不同DNA条带,表明乌新Ⅰ号甘草与对照组相比产生了基因多态性变化。结论这些变化表明乌新Ⅰ号是一个具有前景的品种并且能在将来广泛应用。