第四章中药优良种质与繁育一讲解

第四章中药优良种质与繁育(一)优良种质营养繁殖种子繁殖第一节—药用植物的良种选育良种的含义和作用良种选育的途径良种繁育良种推广良种复壮

一、良种选育的含义和作用品种：适应于当地环境条件，植物形态、生物学特性以及产品质量都比较一致、性状比较稳定的植株群体。

优良品种：在一定地区范围内表现出有效成分含量高、品质好、产量高、抗逆性强、适应广、遗传稳定等优良特性的品种。

通过药用植物种质创新及良种繁育，可充分发挥其优良种性，实现不增加劳动力、肥料情况下也可达到含量高，收成多的目的，这对发展中药农业，增加收益具有十分重要的意义。

二、良种选育的途径药用植物种质的搜集和整理

药用植物种质保存良种选育

杂交、体细胞杂交、辐射育种多倍体和单倍体、基因工程育种选择育种药用植物种质类型本地种质资源具有高度的适应性、类型多、群体复杂、变异大等特点，可用于适应性亲本杂交和直接选种。

外地种质资源具有本地资源中所没有的遗传性状，如某些抗病性等，可用作杂交亲本，以获得丰富遗传变异。药用植物种质的搜集和整理药用植物种质类型野生种质资源既可用作杂交亲本，以培育新品种、新类型或新材料，也可驯化成新作物。人工创造的种质资源包括杂交、诱变所育成的新品种或中间材料。

药用植物种质的搜集和整理药用植物种质搜集方法考察搜集、通讯征集、市场购买、交换资源等现多以实地考察为主，同时应充分利用现代信息交换的手段，以降低种质资源搜集成本。对搜集到的种质资源要及时整理归类、建立档案，并进行统一编号登记。

药用植物种质的搜集和整理种质保存种质保存地的选择要根据各种药用植物的分布规律和原产地自然生态环境来确定，应尽可能与原产地相似。保存过程中要尽量避免天然杂交和人为混杂

一般隔年更新一次，也可3～5年更新一次。

药用植物种质保存贮藏保存种质库保存

短期（2～5年）、中期（10～30年）、长期（30年以上）

低温低湿环境我国第一座国家级中药材种质资源库建设在浙江省中药研究所内离体保存采用基因文库技术保存

药用植物种质保存1．选择育种2．杂交育种3．人工诱变育种4．单倍体育种、多倍体育5．体细胞杂交育种6．基因工程育种良种选育1．选择育种概念：利用现有种类、品种的自然变异群体，通过选择、提纯以及比较鉴定等手段育成新品种的途径叫做选择育种(selectionbreeding)，简称选种。方法(1)单株选择法

把从原始群体中选出的优良单株的种子或种植材料分别收获，分别保存，分别繁殖的方法。

★☆☆☆☆★★☆★☆★☆★☆★☆☆★☆☆★对照品种一次单株选择法优点能选出可遗传变异有效淘汰劣变基因缺点占用较多的土地需要较长的时间（2）混合选择法

从一个原始的混杂群体或品种，选出彼此类似的优良植株，然后把它们的种子或种植材料混合起来种在同一块地里，次年再与标准品种进行鉴定比较。对照品种混合选择播种田原始群体一次混合选择法☆★☆★☆☆☆☆★☆☆★★★☆★★★★☆★★☆★混合选择的优点简便易行；获得材料较多；保持较丰富的遗传多样性混合选择的缺点无法鉴别单株基因型；对劣变基因淘汰速度较慢。2．杂交育种杂交育种是指通过两个遗传性不同的个体之间进行有性杂交获得杂种，继而选择培育以创造新品种的方法。杂交育种首先是亲本选择，选择的原则是，双亲必须具有较多的优点、较少的缺点，且优缺点要尽量达到互补，并且亲本之一最好是当地的优良品种。其次是杂交方式的确定，有单交、复合杂交或回交等方式，实际工作中应根据育种目标和亲本的特点来确定采用何种杂交方式。

（1）简单杂交：两个遗传性不同的品种进行杂交。甲、乙两品种杂交，甲作母本，乙作父本，可写成甲（♀）×乙（♂），一般常写成甲×乙。地黄北京1号就是由小黑英×大青叶而选育成的新品种。可以综合双亲的优点，方法简便，收效快，应用广泛。（2）复合杂交：两个以上品种的杂交，即甲×乙杂交获得杂种一代后，再与丙杂交。采用数个品种杂交综合多数亲本的优良性状（3）回交：由杂交获得的杂种，再与亲本之一进行杂交，称为回交。为了克服优良杂种的个别缺点，更好发挥它的经济效益采用回交容易见效3．人工诱变育种

诱变育种是采用物理和化学方法，对药用植物某一器官或整个植株进行处理，诱发遗传性产生变异，然后在变异个体中选择符合需要的植株进行培育，从而获得新品种。

人工诱变的方法物理方法化学方法人工诱变的思路染色体结构变化染色体数量变化基因突变转基因操作人工诱变的技术措施辐射诱变化学诱变空间诱变基因工程电磁波辐射粒子辐射

射线X射线β射线中子电离射线β射线

射线X射线非电离射线中子紫外线激光(1)物理诱变

射线

射线

射线中子

x射线紫外光激光

射线

射线

射线

水泥墙a.射线

由两个质子和两个中子构成的氦原子流。氦原子与空气分子碰撞便丧失能量，因此可以很容易地被一张纸挡住。b.射线衰变：原子核自发地放射出粒子或捕获一个轨道电子而发生的裂变。粒子流是具有一定能量的电子流。可以被铝箔或玻璃挡住。中子衰变质子电子反中微子中子质子衰变中子正电子中微子质子

类似的还有宇宙射线、中子射线、统称粒子射线。

乙种射：它是由放射性同位素衰变时放出来带负电荷的粒子。重量很小，在空气中射程短，穿透力弱。在生物体内电离作用较γ射线、X射线强。c.射线衰变的原子核释放的能量。又称丙种射线。是一种高能电磙波，波长很短（10-8—10-11厘米）。穿透力强，射程远、以光速传播。d.X射线是由X光机产生的高能电磁波。X射线与γ射线很相拟。它的波长比γ射线长，射程略近。穿透力不如γ射线强。e.中子：中子是不带电的粒子流在自然界里并不单独存在，只有在原子核受了外来粒子的轰击而产生核反应，才从原子核里释放出来。f.紫外线：是一种穿透力很弱的非电离射线，可以用来处理微生物和植物的花粉粒。g.激光：能使生物细胞发生共振吸收，导致体内某些分子原子的能态的激发，或原子、分子离子化，进而引起生物体内部的变异。

诱变育种的辐射源辐射处理的主要方法

外照射：是指被照射的种子、球茎、鳞茎、块茎、插穗、花粉、植株等所受的辐射来自外部的某一辐射源。目前外照常用的是X射线，乙射线、快中子或热中子。外照方法简便安全，可大量处理，所以广为采用。

外照射处理植物的部位和方法：１、种子照射种子的方法有处理干种子、湿种子、萌动种子三种。目前应用较多的是处理干种子。

处理干种子的优点是：能处理大量种子；操作方便；便于运输和贮藏；受环境条件的影响小；经过辐射处理过的种子，没有污染和散射的问题。２、无性繁殖器官许多园林植物是用无性繁殖的，而且有部分园林植物从来不结种子，只依靠无性繁殖的.

诱变育种是对这类材料进行品种改良的重要手段，在诱变育种中只要得到好的突变体，就可直接繁殖利用。３、花粉照射花粉与照射种子相比，其优点是很少产生嵌合体，即花粉一旦发生突变，其授精卵便成为异质结合予，将来发育为异质结合的植株，通过自交，其后代可以分离出来许多突变体。

４、子房射线对卵细胞影响较大，相引起后代较大的变异，它不仅引起卵细胞突变，亦可影响受精作有时可诱发孤雌生殖。内照射：辐射源被引进到受照射植物体内部照射源：32P、36S、14C等放射性元素的化合物。照射方法：浸泡种子或枝条；注射入植物的茎杆、枝条、芽等部位；施入土壤：施于土壤中使植物吸收；饲养法：用放射性的14C供给植物，借助于光合作用所形成的产物来进行内照射。注意事项：利用内照射诱变需要一定的实验设备；试验过程中还需要一定的防护，预防放射性同位素的污染，处理过的材料在一定时间内带有效射性。其它照射方式

急照射和慢照射重复照射辐射后代的选育

种子辐射后代的选育M0:接受辐射处理的当代植株。M1:辐射处理种子产生的子一代。M2:辐射处理种子产生的子二代。嵌和体的分析（二）无性繁殖器官辐射处理后的选育无性繁殖的园林植物，选择自然产生的芽变，是有效的方法。用射线照射无性繁殖器官，可以提高芽变的频率，是加速选育新品种的有效途径之一。辐射生理损伤的恢复；辐射变异的观察；辐射后代的选育推广。

无性繁殖的园林植物诱发突变有下列特点：辐射后代稳定得比较快。在遗传上大多是异质的。变异一旦发生，通常在后代可表现出来，所以选择主要在M1代进行。注意增强选择，防止逆突变出现。（2）化学诱变育种操作简便、价格低廉；专一性强；提高突变频率、扩大突变谱；多数为迟发性突变；诱变后代的稳定过程较短，可缩短育种年限。化学诱变剂的种类烷化剂：（EMS、EES、MMS、PPS、PMS、DES、NEH、NEU、NTG）核酸碱基类似物：（5-BU、5-BUdR)丫啶类(嵌入剂）：溴化乙啶(Br)无机类化合物:（H2O2、LiCl、MnCl2

、CuSO4、亚硝酸）简单有机类化合物异种DNA生物碱(秋水仙碱)化学诱变剂处理的主要方法药剂配制水溶性；酒精溶解；PH值的调整试材的预处理浸种生长恢复处理方法

浸种法、涂抹法、滴液法、注入法、熏蒸法、施入法。化学诱变剂处理只能使后代产生某些变异，还要经过几个世代的精心选育，才能从中选出优良的变异类型。在选育时要根据先宽后严的原则，抓住主要矛盾，分清主次，严格选择。选育方法与辐射育种基本相同。4．单倍体育种

利用单倍体植株加倍、选择、繁殖和培育等育成新品种的方法。植物花粉的染色体数为体细胞的一半，因而是单倍体。以花粉经人工离体培养出来的植物一般都是单倍体植物。百合、颠茄等药用植物的花粉培养已成功地诱导出单倍体植株，可再经染色体加倍，从中选择优良个体，培育成新品种。（1）单倍体育种的主要特点：①可稳定杂种性状，缩短育种年限；②提高对杂种后代的选择效率，节省劳力和用地；③克服远缘杂种不育与杂种后代分离等所造成的困难；④快速培育异花授粉植物的自交系；⑤单倍体植株的人工诱变率高，育种成效大。（2）单倍体育种程序：

①诱导花粉细胞分裂增殖，长出愈伤组织；②诱导愈伤组织分化，长成小苗；③使分化出的小苗正常生长；④单倍体植株的培养和染色体加倍；⑤花粉植株后代的选育。5．体细胞杂交育种

把来自不同个体的体细胞，在人工控制条件下，如同两性细胞受精那样，完成全面融合过程，继而把融合的细胞人工培养成一个杂种植株。是一个比较复杂的细胞生物学过程，要经过很多技术环节，并且要在无菌状态和一定环境条件下进行。由体细胞杂交产生的杂种是双二倍体，其可育性与遗传稳定性将比远缘有性杂交好得多。

三、良种繁育有效解决育成的新品种种子的供需矛盾。可保证优良品种的优良特性，在短期内扩大新品种群体。一般的繁育程序：原种生产、原种繁殖和大田用种繁殖等。

良种繁育全过程：大田（单选）→株行圃（分行）→株系圃（比较）→原种圃（混繁）→生产繁殖原种→种子田→大田生产（品种更新或更换）。1、原种原种:育成品种的原始种子或由生产原种的单位生产出来的与该品种原有性状一致的种子。原种应符合新品种的三性要求，即一致性、稳定性和特异性，在田间生长整齐一致，纯度高。

原种生产方法：（1）原种由育种者育出的种子，是育种单位向生产单位提供的纯度、质量最高的种子。（2）采用”三圃法”生产原种在大田中（选择圃）选优良单株在株行圃进行对优良株行比较鉴定在株系圃选择优良株系比较试验在原种圃优系混合生产原种将上年所选各株的种子分别播种成一行或几行,选表现一致的株行将上年各个株行种子分别种成一个小区,选优良株系播种混合采收种子,隔离条件下生产原种2、原种繁殖生产的原种往往不够种子田用种，需要进一步繁殖。设置隔离区，以防混杂，据繁殖次数之不同相应可得到原种一代、原种二代。3、种子田繁殖大田用种每年都留适当的优良植株以供下一年种子田用种，以免每年需要原种，而大部分种子经去杂去劣后就用于大田生产一级种子田良种繁殖法示意图

二级种子田良种繁殖法示意图

4、良种繁育制度品种审定制度良种繁育制度种子检验和检疫制度（1）品种审定制度某单位或个人育成或引进某一新品种后，必须经一定的权威机构组织的品种审定委员会的审定，根据品种区域试验、生产试验结果，确定该品种能否推广和推广地区。（2）良种繁育制度良种的繁育要有明确的单位，同时需建立种子圃(良种母本园)。根据品种的繁殖系数和需要的数量，可分级生产。由有专业知识的人员负责、要建立种子生产档案，加强田问管理，加强选择工作，以确保种子质量。（3）种子检验和种子检疫制度从外地引进、调进的种子或寄出的种子必须迸行植物检疫工作，这样既促进种子生产，又保护种子生产，是一项利国利民的措施。5、良种扩繁技术（1）育苗移栽法新品种刚育成时，种苗很少，要珍惜每粒种子，可采用育苗移栽法，尤其是小粒种子，不要直播，以保证一粒一苗。（2）稀播稀植法扩大植物营养面积，获得质量高的种子。（3）有性繁殖和无性繁殖相结合（4）利用组织培养的方法是一条提高繁殖系数的有效途径

一小段植株的茎、叶通过组织培养的方法可育成上万株小苗，是今后努力的方向。（5）异地或异季加代法一年可繁育多代，加速繁殖种子。

必须注意加强各方面的管理工作，才能获得提高繁殖系数的良好效果。四、良种推广

（一）区域性试验