中药农业第五讲

1、第五讲第五讲 中药农业与药用植物育种中药农业与药用植物育种 关于药用植物育种 达尔文达尔文在在物种起源物种起源 （18591859）和）和植物界植物界 异花受精和自花受精异花受精和自花受精 的效应的效应（18761876）中）中 所阐明的选择和杂交所阐明的选择和杂交 等与进化的关系，对等与进化的关系，对 以后的育种工作有深以后的育种工作有深 刻影响刻影响 孟孟 德德 尔尔 孟德尔定律孟德尔定律的重新发现（的重新发现（2020世纪初）世纪初） ，使植，使植 物育种进入一个新的阶段。物育种进入一个新的阶段。 通过长期自然选择和人工选择，野生植物逐渐形成作通过长期自然选择和人工选择，野生植物逐渐形成

2、作 物，并为人类提供足够的食物和药物等。物，并为人类提供足够的食物和药物等。 杂交水稻之父杂交水稻之父 19641964年，袁隆平在安江农校稻田发现水稻雄性不育年，袁隆平在安江农校稻田发现水稻雄性不育 株，为杂交水稻研究迈开了第一步；株，为杂交水稻研究迈开了第一步； 19701970年，袁隆平的助手李必湖在海南发现了年，袁隆平的助手李必湖在海南发现了“野野 败败”，为实现籼型杂交稻，为实现籼型杂交稻“三系三系”配套立了大功；配套立了大功； 19871987年李必湖的助手邓华凤发现了年李必湖的助手邓华凤发现了“安农安农S S1 1光敏光敏 不育系不育系”，为杂交稻由，为杂交稻由“三系法三系法”过

3、渡到过渡到“两系两系 法法”，为实现籼粳亚种间杂交优势利用创造了重要，为实现籼粳亚种间杂交优势利用创造了重要 条件。条件。 作物育种学、作物栽培学作物育种学、作物栽培学 旨在提高作物的产量和品质，旨在提高作物的产量和品质， 让人类吃好穿好，让人类吃好穿好，提高生活质量提高生活质量 药用植物育种学、药用植物栽培学药用植物育种学、药用植物栽培学 旨在提高药用植物的产量和品质，旨在提高药用植物的产量和品质， 确保身体健康，确保身体健康，提高生活质量提高生活质量 学科应用学科应用 一一 、药用植物育种学的概念、药用植物育种学的概念 二、药用植物育种的地位二、药用植物育种的地位 三、商业化育种体系的建立

4、三、商业化育种体系的建立 四、药用植物育种学的主要内容四、药用植物育种学的主要内容 一、药用植物育种学的概念一、药用植物育种学的概念 药用植物育种学（药用植物育种学（medicinal plant breedingmedicinal plant breeding）是）是研究选育选育 和繁育繁育优良药用植物品种的理论和方法的科学 选育选育是指利用自然变异自然变异或人工创造变异人工创造变异的方法来改良植 物的遗传特性遗传特性，创造新类型、新物种，从而培育具有单 位面积产量高、品质好、抗性强等特征特性的药用植物 新品种 繁育是繁育是指采用良种繁育技术加速加速新品种的扩繁和推广， 并在扩繁与推广过程中

5、，防止防止品种的混杂与退化，保持保持 和提高种性 学科属性：学科属性：药用植物育种学是研究药用植物育种学是研究选育和繁育选育和繁育优良优良 药用植物品种的理论和方法的一门科学，是药用植物品种的理论和方法的一门科学，是理理 论性和实践性极强论性和实践性极强的学科。的学科。 基本任务：基本任务：在认识和研究药用植物相关性状遗传规在认识和研究药用植物相关性状遗传规 律的基础上，利用、调整、和改良药用植物自律的基础上，利用、调整、和改良药用植物自 身的遗传性，培育和繁育优良品种，使之身的遗传性，培育和繁育优良品种，使之具有具有 更高的药用价值更高的药用价值，更易栽培，更好地为人类健，更易栽培，更好地为

6、人类健 康服务。康服务。 研究内容：研究内容：制订育种目标，种质资源工作，目标性状制订育种目标，种质资源工作，目标性状 的遗传，繁殖方式与育种的关系，性状鉴定与选择，的遗传，繁殖方式与育种的关系，性状鉴定与选择， 育种方法与程序，杂种优势利用，田间实验设计与统育种方法与程序，杂种优势利用，田间实验设计与统 计分析，良种繁育等计分析，良种繁育等 生产问题生产问题 确定目标确定目标 收集资源收集资源 研究性状研究性状 遗传改良遗传改良 选择鉴定选择鉴定 逐级试验逐级试验 良种繁育良种繁育 药用植物育种学包括两个环节：药用植物育种学包括两个环节： 品种选育品种选育 （选育）（选育） 良种繁育良种繁育

7、 （扩繁）（扩繁） 品种选育工作：品种选育工作：根据育种目标，在特定环境下对根据育种目标，在特定环境下对 征集的基础材料、创造的育种群体进行鉴定和选征集的基础材料、创造的育种群体进行鉴定和选 择，经过试验后培育出新品种。择，经过试验后培育出新品种。 良种繁育工作：良种繁育工作：采取有效措施加快新品种繁育，采取有效措施加快新品种繁育， 保持和提高新品种的种性（遗传特性），防止和保持和提高新品种的种性（遗传特性），防止和 克服品种的混杂与退化。克服品种的混杂与退化。 1 1、药用植物育种学的概念、药用植物育种学的概念 植物育种学是按人类意志定向改良植物、植物育种学是按人类意志定向改良植物、 促进植

8、物进化的科学促进植物进化的科学 人工进化人工进化 作物育种学作物育种学 蔬菜育种学蔬菜育种学 植物育种学植物育种学 果树育种学果树育种学 林木育种学林木育种学 药用植物育种学药用植物育种学 1 1、药用植物育种学的概念、药用植物育种学的概念 相相 关关 学学 科科 药用植物学；药用植物学； 植物生理学；植物生理学； 生物化学生物化学 遗传学遗传学 （包括经典遗传学、数量遗传学、群体遗传学）；（包括经典遗传学、数量遗传学、群体遗传学）； 药用植物栽培学；药用植物栽培学； 中药学；中药学； 田间试验与统计分析（生物统计学）田间试验与统计分析（生物统计学） 分子生物学；分子生物学； 气象学、生态学、

9、植物病理学气象学、生态学、植物病理学 二、药用植物育种的地位二、药用植物育种的地位 1 1、药用植物育种的重要性、药用植物育种的重要性 2 2、药用植物育种的迫切性、药用植物育种的迫切性 药用植物是中医药体系的基础 中药材质量是中药产业的的关键 药用植物优良品种是中药农业规范化现代化的源动力 现状：药用植物育种工作落后，品种空白，种质混杂 市场竞争的需要 变化的消费需求的需要 新技术应用的需要 三、商业化育种体系的建立三、商业化育种体系的建立 1 1、商业化育种体系的建立内涵、商业化育种体系的建立内涵 2 2、育种商业化的可能形式、育种商业化的可能形式 3 3、品种保护在商业化育种体系建立中的

10、作用、品种保护在商业化育种体系建立中的作用 4 4、商业化育种存在的问题、商业化育种存在的问题 第三节第三节 商业化育种体系的建立商业化育种体系的建立 1 1、商业化育种体系的建立内涵、商业化育种体系的建立内涵 商业化育种与非商业化育种商业化育种与非商业化育种 传统育种体系的特点：科研机构庞杂、力量分传统育种体系的特点：科研机构庞杂、力量分 散、攻关能力差，经费使用不合理，育种方案散、攻关能力差，经费使用不合理，育种方案 低水平重复低水平重复 第三节第三节 商业化育种体系的建立商业化育种体系的建立 2 2、育种商业化的可能形式、育种商业化的可能形式 生产企业自主培育生产企业自主培育 科研企业培

11、育及成果转让科研企业培育及成果转让 公司与科研单位紧密合作，创办股份制科技实体公司与科研单位紧密合作，创办股份制科技实体 三、商业化育种体系的建立三、商业化育种体系的建立 3 3、品种保护在商业化育种体系建立中的作用、品种保护在商业化育种体系建立中的作用 品种保护将刺激投资多元化及推进育种进程品种保护将刺激投资多元化及推进育种进程 品种保护有效地推动了育种行业的市场化品种保护有效地推动了育种行业的市场化 品种保护保护育种者的权益品种保护保护育种者的权益 植物新品种保护也叫“植物育种者权利”，同专利、商标、著作 权一样，是知识产权保护的一种形式。完成育种的单位或者个人 对其授权品种享有排他的独占

12、权。任何单位或者个人未经品种权 所有人许可，不得为商业目的生产或者销售该授权品种的繁殖材 料，不得为商业目的将该授权品种的繁殖材料重复使用于生产另 一品种的繁殖材料。 三、商业化育种体系的建立三、商业化育种体系的建立 4 4、商业化育种存在的问题、商业化育种存在的问题 遗传资源走向狭窄遗传资源走向狭窄 育种技术发展受到一定限制育种技术发展受到一定限制 四、药用植物育种学的主要内容四、药用植物育种学的主要内容 1 1、药用植物育种学研究的主要内容、药用植物育种学研究的主要内容 优良新品种优良新品种 种质资源研究种质资源研究 根据市场需要根据市场需要 确定育种目标确定育种目标 现有品种改良现有品种

13、改良 育种途径与育种途径与 方法方法 快速准确的快速准确的 鉴定性状鉴定性状 品种的扩繁品种的扩繁品种的推广品种的推广 A A、高产、高产 优良的品种获优良的品种获 得高产的途径得高产的途径 （内因）优良高产基因（内因）优良高产基因 （外因）科学的栽培技术（外因）科学的栽培技术 产量构成因素：产量构成因素： 单位面积株数单位面积株数产品器官数量产品器官数量产品器官单重产品器官单重 2 2、药用植物主要育种目标、药用植物主要育种目标 高产、稳产、优质、早熟、适应性广高产、稳产、优质、早熟、适应性广 A A、高产、高产 主要育种途径：株型育种与高光效育种主要育种途径：株型育种与高光效育种 株型特征

14、：矮秆、半矮秆、株型紧凑、叶片挺直株型特征：矮秆、半矮秆、株型紧凑、叶片挺直 改良株型的目的：改良植物受光态势，提高光能利用率，改良株型的目的：改良植物受光态势，提高光能利用率， 提高经济产量提高经济产量 株型一般分为叶型、茎型、穗型和根型等。叶型和茎型株型一般分为叶型、茎型、穗型和根型等。叶型和茎型 明显地影响田间群体结构状况和小气候，研究它们对利明显地影响田间群体结构状况和小气候，研究它们对利 用和改善田间小气候、提高光能利用率和作物产量有着用和改善田间小气候、提高光能利用率和作物产量有着 重要意义。重要意义。 2 2、药用植物主要育种目标、药用植物主要育种目标 高光效育种：通过提高品种的

15、光能利用效率来选育品高光效育种：通过提高品种的光能利用效率来选育品 种，提高经济产量种，提高经济产量 生理特征：光合强度高、光补偿点低、二氧化碳补偿生理特征：光合强度高、光补偿点低、二氧化碳补偿 点低、光呼吸少、光合产物转运率高点低、光呼吸少、光合产物转运率高 A A、高产、高产 2 2、药用植物主要育种目标、药用植物主要育种目标 稳产是指在不良的年份也能获得较高产量的特稳产是指在不良的年份也能获得较高产量的特 性。稳产性包括：抗病虫性与抗逆性性。稳产性包括：抗病虫性与抗逆性 抗病虫性抗病虫性 在受到危害时，生长发育、产量和在受到危害时，生长发育、产量和 品质受影响小。品质受影响小。 推广抗病

16、虫品种：最经济有效、易推广实施。推广抗病虫品种：最经济有效、易推广实施。 2 2、药用植物主要育种目标、药用植物主要育种目标 B B、稳、稳 产产 抗逆性抗逆性 在不良的生长条件或气候条件下，表现在不良的生长条件或气候条件下，表现 出抗旱、抗寒、抗盐碱、抗涝和抗高温等特性。出抗旱、抗寒、抗盐碱、抗涝和抗高温等特性。 抗逆性往往与植物的形态特征和生理特性有关抗逆性往往与植物的形态特征和生理特性有关 2 2、药用植物主要育种目标、药用植物主要育种目标 B B、稳、稳 产产 C C、优、优 质质 2 2、药用植物主要育种目标、药用植物主要育种目标 优质性状根据药用植物种类及产品用途不同，大优质性状根

17、据药用植物种类及产品用途不同，大 致可分为加工品质、外在品质和内在品质致可分为加工品质、外在品质和内在品质 加工品质：是指产品加工过程中的特征，主要包括产加工品质：是指产品加工过程中的特征，主要包括产 地采收与加工、运输与贮藏过程中的产品特征地采收与加工、运输与贮藏过程中的产品特征 机械化采收、折干率、耐运输、耐贮藏机械化采收、折干率、耐运输、耐贮藏 C C、优、优 质质 2 2、药用植物主要育种目标、药用植物主要育种目标 外在品质：外在品质： 主要包括药用植物植株与产品器主要包括药用植物植株与产品器 官的视觉与触觉性状官的视觉与触觉性状 形状：人参的不同品种形状：人参的不同品种 大小：产品分

18、级主要依据大小：产品分级主要依据 颜色：衡量质量的重要外观性状颜色：衡量质量的重要外观性状 表面特征：品种或种特异性性状表面特征：品种或种特异性性状 质地：衡量质量的重要性状质地：衡量质量的重要性状 折断面：中药鉴定的重要指标折断面：中药鉴定的重要指标 气味：含挥发性物质药材的重要判断指标气味：含挥发性物质药材的重要判断指标 （三）优（三）优 质质 二、药用植物主要育种目标二、药用植物主要育种目标 有效成分有效成分 药用植物育种的一个重要内容就是对药效成分的遗传药用植物育种的一个重要内容就是对药效成分的遗传 变异的深入研究。变异的深入研究。 受染色体数目的影响（菖蒲有二倍体、三倍体、受染色体数

19、目的影响（菖蒲有二倍体、三倍体、 四倍体和六倍体，其根茎的产量、精油的化学成分以四倍体和六倍体，其根茎的产量、精油的化学成分以 及体内草酸钙的含量都与染色体数目有关）及体内草酸钙的含量都与染色体数目有关） 遗传学的独立分配、自由组合和连锁遗传三遗传学的独立分配、自由组合和连锁遗传三 大遗传定律的支配（薄荷醇和薄荷酮的遗传）大遗传定律的支配（薄荷醇和薄荷酮的遗传） 2 2、药用植物主要育种目标、药用植物主要育种目标 选用早熟品种可以缩短植物生长期，扩大栽培区域，选用早熟品种可以缩短植物生长期，扩大栽培区域， 增加复种指数，防止霜冻，避开雨季，避开某些病虫害，增加复种指数，防止霜冻，避开雨季，避开

20、某些病虫害， 提高经济效益，达到优质高产。提高经济效益，达到优质高产。 膜荚黄芪膜荚黄芪: :在东北的生长期为两年，引种到山东一年在东北的生长期为两年，引种到山东一年 即可收获。即可收获。 地黄地黄: :早熟品种可以防止霜冻，因此扩大种植区域。早熟品种可以防止霜冻，因此扩大种植区域。 红花的开花期、枸杞的采果期，在北方区域正值雨季，红花的开花期、枸杞的采果期，在北方区域正值雨季， 经常遭受病害。而早熟品种则可以达到避病的作用。经常遭受病害。而早熟品种则可以达到避病的作用。 D D、早、早 熟熟 早熟的缺点：一年生植物的早熟品种产量偏低。早熟的缺点：一年生植物的早熟品种产量偏低。 注意事项：要因

21、地制宜引进和选用早熟品种，注意事项：要因地制宜引进和选用早熟品种， 一定要考虑当地的耕作制度和栽培技一定要考虑当地的耕作制度和栽培技 术，以及与其他作物的配套性。术，以及与其他作物的配套性。 选用原则：充分利用当地的自然条件和生长季节，选用原则：充分利用当地的自然条件和生长季节， 不要过分强调早熟。不要过分强调早熟。 2 2、药用植物主要育种目标、药用植物主要育种目标 D D、早、早 熟熟 2 2、药用植物主要育种目标、药用植物主要育种目标 适应性是指品种对生态环境的适应范围。适应性是指品种对生态环境的适应范围。 适应性广的品种，能在相近的气候条件相近的地适应性广的品种，能在相近的气候条件相近

22、的地 区、土壤条件和耕作制度下种植，并表现优良。区、土壤条件和耕作制度下种植，并表现优良。 一般说来，适应性广的品种，其抗逆性也强。在不一般说来，适应性广的品种，其抗逆性也强。在不 同年份和地区种植都会获得较高的产量和品质。同年份和地区种植都会获得较高的产量和品质。 培育新品种即要考虑适应本地当前的自然条件，又培育新品种即要考虑适应本地当前的自然条件，又 要考虑如何适应发展中的耕作栽培水平，以满足生产发要考虑如何适应发展中的耕作栽培水平，以满足生产发 展需要。展需要。 E E、适应性广、适应性广 3 3、制定育种目标的一般原则、制定育种目标的一般原则 （一）充分考虑当前国民经济的需要和生产发展

23、前景（一）充分考虑当前国民经济的需要和生产发展前景 在选择育种对象时，在种类繁多的药用植物中，在选择育种对象时，在种类繁多的药用植物中， 根据人力、物力、财力情况，首先应注重常用的、根据人力、物力、财力情况，首先应注重常用的、 用量大的、国家重点发展的；价值高的、依靠进用量大的、国家重点发展的；价值高的、依靠进 口的；野生资源近枯竭且急需人工栽培的药用植口的；野生资源近枯竭且急需人工栽培的药用植 物；某地域的道地大宗药材品种。物；某地域的道地大宗药材品种。 制订育种目标时，既要考虑当前利益，又要考制订育种目标时，既要考虑当前利益，又要考 虑长远发展和国内外市场前景。虑长远发展和国内外市场前景。

24、 （二）根据当地的自然条件和栽培水平，抓主要矛盾（二）根据当地的自然条件和栽培水平，抓主要矛盾 3 3、制定育种目标的一般原则、制定育种目标的一般原则 药用植物的各栽培种植地区的生态条件（气候、土壤药用植物的各栽培种植地区的生态条件（气候、土壤 等）、耕作制度和栽培技术不尽相同，而且生产上存在等）、耕作制度和栽培技术不尽相同，而且生产上存在 的问题也不尽相同，所以对品种的要求也必然存在差异。的问题也不尽相同，所以对品种的要求也必然存在差异。 例如西洋参的种植：例如西洋参的种植： 东北，冬季温度低而且漫长，需要抗寒性强的品种；东北，冬季温度低而且漫长，需要抗寒性强的品种； 北京，夏季气温高，干旱

25、，需要耐热、抗旱的品种；北京，夏季气温高，干旱，需要耐热、抗旱的品种； 福建，雨水过大，病害严重，需要耐湿、抗病品种。福建，雨水过大，病害严重，需要耐湿、抗病品种。 制定育种目标，要综合考虑当地的自然条件、栽培制定育种目标，要综合考虑当地的自然条件、栽培 技术和生产实际，优先解决当前生产中存在的主要问题。技术和生产实际，优先解决当前生产中存在的主要问题。 （三）育种目标要落实到具体性状上（三）育种目标要落实到具体性状上 3 3、制定育种目标的一般原则、制定育种目标的一般原则 高产性状：产量构成因素中，需要突破某一限制因素高产性状：产量构成因素中，需要突破某一限制因素 分枝多、花头小、每头花数少

26、；分枝多、花头小、每头花数少； 分枝少、花头大、每头花数多；分枝少、花头大、每头花数多； 中间型中间型 红花品种红花品种 的三种类型的三种类型 红花的产量红花的产量 = = 亩株数亩株数花头数花头数/ /株株每头花数每头花数花重花重 3 3、制定育种目标的一般原则、制定育种目标的一般原则 （四）育种目标应兼具可行性与前瞻性（四）育种目标应兼具可行性与前瞻性 育种目标要切实可行：种质资源、物种生物学特性、育种目标要切实可行：种质资源、物种生物学特性、 科技水平科技水平 育种目标的前瞻性：立足超前创新；前瞻市需求；育种目标的前瞻性：立足超前创新；前瞻市需求； 实现产业化实现产业化 A A、种质资源

27、调查（发掘）、种质资源调查（发掘） 药用植物种质资源的调查、鉴定与评价，是选育优药用植物种质资源的调查、鉴定与评价，是选育优 良品种的基础和获得优良品种的有效途径。良品种的基础和获得优良品种的有效途径。 对于栽培历史长的、以及分散种植且面积较大的对于栽培历史长的、以及分散种植且面积较大的 （人参、地黄、牡丹、薏苡等）药用植物，是获得优（人参、地黄、牡丹、薏苡等）药用植物，是获得优 良品种的捷径。良品种的捷径。 对于栽培历史短的、或者野生变家植的药用植物，对于栽培历史短的、或者野生变家植的药用植物， 也可从中发现新类型或新品种。也可从中发现新类型或新品种。 4 4、获得优良品种的途径、获得优良品种的途径 根据国内外育种实践，获得优良品种的途径有四种，即种根据国内外育种实践，获得优良品种的途径有四种，即种 植资源调查、引种、选择和培育。植资源调查、引种、选择和培育。 简称：查、引、选、育简称：查、引、选、育 B B、引、引 种种 将外国或外地的药用植物类型或品种引进到本地，经将外国或外地的药用植物类型或品种引进到本地，经 过引种试验和栽培试验成功后，即可在本地推广栽培种植。过引种试验和栽培试验成功后，即可在本地推广栽培种植。 这一过程叫引种。这一过程叫引种。