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。     

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。     

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

紫苏是我国卫生部首批公布的60种药食两用型植物之一,用途广泛。目前随着紫苏产业的发展,优良品种的选育与应用推广已成为限制其发展的主要瓶颈。该研究报道通过系统选育,结合分子标记辅助鉴定的方法进行紫苏新品种选育。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,用于紫苏新品种的材料鉴选。Z最终选育形成具有叶籽两用,丰产,高抗,耐瘠等特性,可做绿肥使用的中研肥苏1号紫苏新品种。中研肥苏1号通过北京市植物新品种鉴定,鉴定编号为京品鉴药2016054。分子标记辅助鉴定指导新品种选育,可为药用植物育种提供新的参考。     

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。     

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。     

中药材新品种选育研究现状、特点及策略探讨

从地方品种挖掘利用和育成品种、育种方法、新品种认证体系、重点项目等方面分析了中药材新品种选育研究的现状,结合中药材的特点讨论了一些中药材新品种选育方法的策略,如选育对象选择、目标性状定位、选育方法确定、选育过程注意事项等。指出要从中药材新品种评价技术规范、中药材新品种认证制度、中药材新品种区试体系等方面人手构建中药材新品种选育认证体系,促进中药材新品种选育研究工作快速发展。最后指出中药材新品种选育是推进中药材规范化生产的核心环节之一,需要得到国家长期、持续、稳定的支持。     

中药材新品种选育研究现状、特点及策略探讨△

从地方品种挖掘利用和育成品种、育种方法、新品种认证体系、重点项目等方面分析了中药材新品种选育研究的现状,结合中药材的特点讨论了一些中药材新品种选育方法的策略,如选育对象选择、目标性状定位、选育方法确定、选育过程注意事项等。指出要从中药材新品种评价技术规范、中药材新品种认证制度、中药材新品种区试体系等方面入手构建中药材新品种选育认证体系,促进中药材新品种选育研究工作快速发展。最后指出中药材新品种选育是推进中药材规范化生产的核心环节之一,需要得到国家长期、持续、稳定的支持。     

“十二五”川产道地药材种质资源和优良品种选育研究

川产道地药材作为传统优质中药材,开展优质品种选育及推广应用对四川中医药产业化发展具有重要意义。本文结合近年来的科研工作,对四川省"十二五"以来川产道地药材优质种质资源整理、新品种选育及成果应用等方面的主要成就进行了梳理总结。"十二五"期间收集中药材(菌类)优质种质资源800余份,经过整理、鉴定、发掘了一批重要的育种新材料;采用引种驯化、选择育种等方法育成新品种35个,对促进四川省中医药产业的发展做出了一定的贡献;分析了当前川产道地药材新品种选育存在的不足,并提出了建议措施,以期进一步促进川产道地药材产业化发展。     

本草基因组学的学科建设现状与展望

本草基因组学是中药学与基因组学的交叉学科,是涵盖药用生物多组学研究和中药与人体相互多组学研究的综合性学科。在药用模式生物、中药合成生物学、中药分子鉴定和药用植物分子育种、药物体内过程组学、中药道地性和药性研究等领域得到了广泛应用,取得了一批标志性成果。随着《中华人民共和国中医药法》《中医药发展战略规划纲要(2016—2030年)》等重要文件的发布,中医药产业进入了全新的、高水平的发展机遇期,复合创新型研究人才的培养是中医药产业发展及医药专业高校教学改革面临的关键问题,该学科的建立对于中医药现代化发展尤为重要,已有多所高等院校开设《本草基因组学》课程,初步形成了特色鲜明的本草基因组学人才培养体系。该文从本草基因组学研究进展、教学开展情况、教材编写背景、主要内容及关键技术、学科特色、学科建设展望方面进行阐述,为本草基因组学的学科建设、人才培养和科学研究提供理论依据和方法学支撑。     

我国中药材生产质量管理中存在的问题与对策

为推动完善中药材质量管理体系、促进中药材产业高质量发展,对中药材种植过程中投入品使用、加工、存储、质量等级标准、质量追溯体系等方面的现状及标准缺乏等问题进行归纳分析,提出应加强中药材质量监管、完善质量标准、加快良种繁育及搭建合作平台的建议,以期解决中药材质量管理过程中存在的问题,确保中药材的安全性与有效性,推动中药材产业高质量发展。     

我国中药材新品种选育进展与建议

本文总结近十年来中药材新品种选育和推广、新品种认证体系建设等方面取得的新成绩,在此基础上提出亟待加强的几方面工作：加快完成人工栽培200种中药材品种选育的全覆盖;尽快完成中药材新品种全国认证体系建立;建立全国或省级中药材新品种区试体系,探索生物技术在中药材育种领域的应用;开展品质性状遗传规律研究等。本文是近年第一次对我国中药材新品种选育现状的全面总结。     

中药材硫磺熏蒸及其现代加工技术研究进展

中药材加工及贮藏过程中的虫蛀,发霉等现象是中药生产中面临的难题。传统加工方法生产效率低,不能有效保证中药材的品质。硫磺熏蒸由于其成本低,操作简便,是目前基层首选的中药材加工方法。中药经硫磺熏蒸后虽然能解决局部问题,但现代药理研究表明,长期服用硫熏中药材可能对人体肝、肾等脏器造成较严重的危害。该文对硫磺熏蒸的应用沿革,其对中药材品质的影响以及国内外相关的限量标准进行一个综述,并简要介绍了现代加工技术在食品及部分中药材加工中的应用现状,分析了其在中药材加工中存在的问题,为进一步研究,开发和利用中药材硫磺熏蒸的替代技术提供相关的参考依据。     

关于《中国药典》2015年版中成药剂量的分析和思考

中成药剂量是决定其临床有效和安全的重要因素，但目前对中成药剂量的分析研究较少。通过对《中国药典》2015年版919个中成药及其药味剂量进行统计分析，结果显示药典收载中成药处方中大部分药味日服饮片量小于药典单味饮片用量，且无论是其处方中单味药的日服剂量还是处方日服总剂量，均远小于中医临床汤剂常用剂量。对中药有效方剂成药化过程中影响中成药剂量的相关问题进行了探讨，提出在由临床有效方剂转化为中成药的新药研究中，应充分重视临床有效方剂的药味剂量，注重量效关系研究，以"质量源于设计"的理念，研制高质量中成药，以体现、发挥原有方剂的疗效。如何在原临床有效剂量的基础上制定新药剂量，是中药临床有效方剂成药化研究中需关注和解答的问题。     

本草基因组学

中医药学对世界医药学发展作出了巨大贡献,随着现代科学技术的发展,特别是人类基因组计划的提出和完成,对人类疾病的认识和治疗开启了全新篇章。在此背景下,笔者将组学技术引入中药学研究,提出本草基因组学(Herbgenomics)学科概念,即利用组学技术研究中药基原物种的生物遗传信息及其调控网络,阐明中药防治人类疾病分子机制的学科,从基因组水平研究中药及其对人体作用的前沿科学。主要内容涉及结构基因组、功能基因组、蛋白质组、转录组、代谢组、表观基因组、宏基因组、药用模式生物、基因组辅助分子育种、DNA鉴定、中药合成生物学、中药基因组学、生物信息学及数据库等理论与实验技术。本草基因组学为中药药性研究提供理论基础,为中草药次生代谢产物的生物合成和代谢工程提供技术支撑,为中药配伍研究提供科学依据,指导药物开发及合理用药,为实现个体化精准医疗提供重要信息和技术保障,为中药道地品种改良和基因资源保护奠定基础,推动中药农业的科学发展,对培养多学科人才充实到传统药物研究具有引领作用。本草基因组学正促进前沿生命科学技术应用到中药领域,对中药现代化进程具有重大战略性科学意义。     

优质中药材栽培合理施肥探讨

优质中药材合理施肥相关研究及标准缺乏,是制约中药现代化及国际化的关键瓶颈问题之一。本文对目前农业上的施肥现状及相关标准进行了整理,根据无公害、绿色、有机农业对肥料质量及施肥技术的 相关标准要求,提出优质中药材的施肥原则、肥料选择及施肥技术。优质中药材合理施肥原则应遵循有机肥为 主,辅以其他肥料使用,养分最大效率及无害化原则。无公害中药材施肥以有机肥为主,辅以其他肥料使用;绿 色中药材施肥在无公害施肥的基础上,化肥仅允许少量使用;有机中药材肥料必须没有受到重金属、农药及其 他有害化学物质污染且经过无害化处理,禁止施用人工化学合成的各种化肥和含氯肥料,可以施用一些天然的 矿物肥料,限制使用天然矿物来源的土壤调节剂。优质中药材施肥方法应根据药用植物营养生理特点、吸肥规 律、土壤供肥性能及肥料效应,确定肥料的适宜用量和比例及相应的施肥技术。本文为优质中药材合理施肥提 供科学参考。     

论中医理论与中药现代化国际化

广义的中医理论应包括高度抽象的基础理论、独到的诊疗技术、丰富实践经验的概括总结,同时浩如烟海的现代相关研究也应涵盖于其中。由于中医理论在中药研究与应用、中药现代化与国际化方面具有重要的指导或提示作用,在新形势下,中医理论的概念和内涵应具有开放性、兼容性和时代性。创新和把握中医理论的概念和内涵,对研究开发现代中药新药,有效应对“洋中药”、“植物药”、“天然药物”、“化学合成药”对我国中药市场的挑战,保护和发展民族医药工业等,具有重要的现实意义。     

15种中药材表面污染真菌的分离与分子鉴定

为了了解中药材受真菌污染的状况,探索中药材表面污染真菌的快速鉴定方法.利用PDA培养基进行中药材污染真菌的分离与纯化.根据真菌基因组ITS序列设计特异引物,通过PCR扩增和序列分析进行菌株鉴定.从15种湖北市售中药材上分离得到50株真菌,污染率为93.3%.利用分子鉴定方法成功鉴定了其中的27株.中药材受真菌污染现象较为普遍,各菌属污染中药材情况不同,其中以曲霉属真菌的污染较严重,存在潜在的风险.该实验所设计的引物通用性较好,可用于中药材表面污染真菌的鉴定.     

中药复方功效的研究与发展

功效是在传统中医药理论基础上对中药复方临床作用的总结,是复杂化学活性成分多靶点、多途径的药理作用而表现出来的临床疗效,是目前研究的热点之一。该文通过对传统中药复方功效发展,中药复方对症功效,复方功效与药理效应关系,复方功效相关物质基础研究及评价等不同方面问题的探讨,分析和总结了中药复方功效的研究与发展过程中主要研究方法及存在的问题,同时对一些需要关注的问题进行了较为深入的阐述,旨在为中药复方新药功效的临床和实验研究提供参考,提高中药复方新药的研发水平,促进中医药现代化的发展。