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。     

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。     

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(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。     

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。     

中药材无公害精细栽培体系研究

针对中药材无序生产、不规范使用农药等问题,研究团队通过GIS信息技术指导药用植物精准选址,以现代组学方法辅助药用植物育种,以宏基因组学指导土壤复合改良,以合理施肥及病虫害综合防治为主的田间精细管理,建立了中药材无公害精细栽培体系。在全国多个贫困县指导开展了无公害中药材生产布局;通过解析中药基原物种基因组遗传背景,建立药用植物抗性品种选育平台,获得一批新品种和良种,新品种推广降低病虫害发生率;基于病虫害基因检测技术和无公害农药安全性评价技术,人参、三七、丹参、西洋参、五味子、桔梗等中药材的化学农药用量减少20%~80%。中药材无公害精细栽培体系的应用获得了显著的社会、经济及生态效益。     

药用植物抗性基因工程研究现状与发展前景

概述了抗性基因工程的原理,总结了我国药用植物抗性基因工程的研究现状及存在的问题.并探讨了抗性基因工程技术在药用植物育种中的发展方向及前景,指出抗性基因工程技术在药用植物育种中的成功应用,将培育更多抗性(抗病虫害、抗除草剂、抗逆性等)、质优的新品种,促进药用植物资源的可持续发展.     

三七持续种植关键技术

针对三七产业存在的技术瓶颈,本文聚焦三七新品种选育、连作障碍克服、标准体系建立等方面,采用生物技术、信息技术等手段,从产区选择、田间管理、收获储藏等过程实现数字化、网络化,解决三七种植中精准选址、品种选育、土壤改良、施肥管理、病害防控等关键问题,实现三七栽培的精准化及最优化,建立了三七 持续种植复合技术体系,该体系包括：三七抗病新品种的选育、土壤复合改良技术、三七栽培技术及质量追溯技术。获得首个三七抗病新品种,为其持续种植提供可行性前提。建立三七连作土壤复合改良技术并应用于大 田,连作土壤的修复及改良为三七持续种植提供保障。发布了首个无公害三七质量标准,为其高品质树立规 范。完成了品质溯源体系,保障了三七的质量可控。该复合技术体系为其它中药材精细栽培提供借鉴。     

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。     

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。     

三七片DNA条形码分子鉴定及方法学考察

目的为研究DNA条形码技术在中成药鉴定中的应用,以三七片为研究对象,对方法的适用性、专属性与精密度进行考察。方法收集15批次市售三七片样品,考察三七片DNA提取条件,并对"中药材DNA条形码分子鉴定法指导原则"中PCR扩增、序列获得、结果判定等方法适用性进行确认;收集三七、人参、西洋参,制作三七片及其掺伪品,考察方法的专属性和重现性。结果三七片取样量100 mg,56℃水浴8 h所获得DNA的质量浓度平均值为60.7 ng/μL,PCR扩增、序列获得和结果判定均可获成功;三七、人参和西洋参的ITS2序列长度均为230bp,三七与人参、三七与西洋参的序列间均存在7个稳定的SNP位点,自制三七片和掺伪三七片均可成功获得ITS2序列,不同比例三七与人参、三七与西洋参的测序峰图在SNP位点处呈现相应峰高比的SNP套峰具备专属性;重复性、中间精密度和重现性考察符合《中国药典》2015年版(通则9101)相关要求。结论 ITS2序列作为DNA条形码能够稳定、准确鉴定三七片的原料药材,具备良好的专属性和精密度,三七片DNA条形码分子鉴定法将为保障三七片临床用药安全提供新的技术手段,并对《中国药典》其他收载单方制剂的鉴定提供参考。     

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。     

航天育种技术对药用植物影响的研究进展

航天育种结合了航天技术、生物技术和农业种植技术,利用太空特殊环境影响植物或种子的生长发育、生理生化特征及遗传变异选育出植物新品系,开创了育种新途径,能有助于解决中药材面临的野生资源匮乏、质量不稳、种植退化等问题。综述了航天育种技术在药用植物研究中的应用,分析了航天育种技术对药用植物在生物学性状、生理生化、化学成分、选育新品种和安全性问题等方面的影响,在此基础上对药用植物航天育种需要解决和完善的问题进行了探讨和展望。     

分子标记技术在药用植物种质资源研究中的应用

分子标记技术以其操作简单、灵敏度高、分析结果准确可靠等优点,已被广泛用于药用植物种质资源的相关研究中。本文主要介绍了限制性片段长度多态性(RFLP)、随机扩增多态性(RAPD)、简单重复序列(SSR)、单核苷酸多态性(SNP)、DNA条形码等分子标记的技术原理及其在药用植物种质资源鉴定、道地性研究、遗传多样性研究、资源保护、遗传图谱构建及品质和抗性育种等方面的相关应用,以促进药用植物资源的开发利用、保护及可持续发展研究。     

快速筛选高纯合度天麻PCR-RFLP鉴定方法

目的 建立一种快速筛选高纯合度天麻种质材料的方法，为其纯系育种和杂交育种奠定基础。方法 以本课题组前期天麻全基因组测序和群体重测序为基础，利用单核苷酸多态性（SNP）位点开发20个限制性内切酶片段长度多态性（RFLP）标记，并采用聚合酶链式反应（PCR）-RFLP法对15份天麻种质的20个RFLP标记进行限制性内切酶实验，根据20个RFLP标记位点酶切条带数目，计算15份天麻种质的纯合度，进而对天麻种质纯合度进行评估；在此基础上，利用基因组重测序技术对评估结果进行验证。结果 利用PCR-RFLP法筛选获得10份纯合度>95%的种质材料，其中3份种质材料的纯合度为95%，7份种质材料的纯合度为100%；利用基因组重测序法筛选获得9份纯合度>95%的种质材料，其中8份种质材料与PCR-RFLP法检测结果一致。结论 该文所建立的用于筛选高纯合度天麻种质的PCR-RFLP法精确度为80%，准确率为89%。该方法实验操作简便、检测效率高，且成本显著低于基因组重测序技术，为天麻纯系育种提供了技术支撑，也为其他中药材品种选育研究提供了借鉴。     

野三七转录组中SSR位点信息分析及其多态性研究

目的 分析野三七Panax vietnamensis var. fuscidiscus（PVF）转录组中的SSR位点信息,并设计简单重复序列（SSR）引物,以期为野三七分子标记辅助育种提供有力工具。方法 利用MISA工具筛选了野三七转录组测序获得的126 758条unigenes,对其SSR位点信息进行了分析;在此基础上利用Primer3设计SSR引物,并随机选择30对SSR引物对13株不同来源的野三七进行多态性扩增分析。结果 在野三七的转录组中,共搜索到21 320个SSRs,分布于17 780条unigenes,SSR位点出现频率为16.82%。SSRs位点中二核苷酸重复是主要类型,占总SSRs的52.52%;其次是三核苷酸重复基序（28.08%）。SSRs所包含的重复基元中,二核苷酸重复基元AG/CT和AT/AT是优势重复基元类型,占总SSRs的46.25%。利用Primer3共设计出39 336对SSR引物。随机选择30对引物进行PCR扩增,其中29对（96.67%）扩增出清晰、可重复的条带,15对（50.00%）扩增条带表现出多态性。利用UPGMA作图,将13个材料分为2类。结论 野三七转录组中SSR位点出现频率高,类型丰富;大量的SSR为其遗传多样性分析和遗传图谱构建提供了丰富的候选分子标记。     

药用植物谱效育种理论及其应用

在分析目前药用植物品种选育存在的问题的基础上,进一步完善了药用植物的育种目标,提出了谱效育种理论,并结合"湘白鱼腥草"品种的选育说明了该理论的应用.药用植物育种目标是药用部位生物产量适当,药用成分种类齐、量高、组合佳,抗性强.谱效育种是指在药用植物育种过程中以生物效价检测药理药效,以化学指纹图谱和谱效分析评价有效成分的种类和量,并确定质量控制的关键成分,以此筛选品种候选对象、评判品种质量,选育优质药用植物栽培品种的育种理沦.     

三七叶绿体分子标记的开发与应用研究

该研究采用三七叶绿体全基因组开发分子标记(cpSSR,cpSNP,cpIndel),对来源于云南省9个主要三七产地,共计89份三七个体进行实验验证,以期为后续三七种质资源的评价与筛选提供理论支撑。该研究使用的4个三七叶绿体全基因组下载自NCBI数据库,GenBank编号分别为KJ566590,KP036468,KR021381,KT001509。通过序列比对分析,确定多态性位点(SNP与Indel)30个,其中cpSNP 16个,cpIndel 14个;并且cpSNP与cpIndel在基因间区的占比远超基因区。开发的cpSSR 87~89个,重复单元以三碱基为主,占比70%~71%,二碱基最少,占比7%。根据比对分析结果,开发cpDNA分子标记18个,其中cpSSR引物7个,cpIndel引物6个,cpSNP引物5个。该研究采用MatK与ycf1基因为对照。根据DNA凝胶电泳条带分析结果确认引物cpSSR-5,pgcpir019,pncp08可用于区分9个不同三七栽培居群。通过比较分析序列长度、群体π和平均核苷酸差异数等指标表明cpSSR-5与pgcpir019可用于区分人参属不同物种,但pncp08仅可用于区分三七不同栽培居群。此外,引物pncp-M(基于MatK基因)区分三七栽培居群效果弱于cpSSR-5,pgcpir019,pncp08。     

秋水仙碱诱导三七多倍体的初步研究

三七Panax notoginseng(Burk)F.H.Chen是五加科人参属植物,为多年生植物,人工栽培生产周期长并且繁殖系数低,因此三七的育种难度较大,目前还没有真正农学意义上的品种。常规的系统选育及杂交选育在三七上应用耗时很长,选育一个品系需要纯化4～5代,至少需要10年以上的时间才能完成。因此,倍性育种技术作为一种三七育种的辅助手段引起了人们的兴趣。通过秋水仙碱破坏纺锤丝的形成而诱导染色体加倍是目前最常用的方法,农作物成功应....