> 公 告 栏

经过几个月的努力,我公司网站改版成功,上交了新的营业执照,进一不完善了网站的手续,使网站www.dxgc.com成功运作17年,这是一第一代的德国网站,很值钱,比马云的网站还早,欢迎收看。周成明,13501072627,2017,11,05

周成明著的《甘草》第二版于2017年正式出版,本书共52万字,由美国著名的天然药物化学家,中国科学院院士邱声祥博士作序,是一本很专业的甘草专著,欢迎到新华书店购买。周成明,2017,4月2日

中华人民共和国中医药法于2016年12月25日由习主席签署正式立法

2016年12月25日,习主席签署第59号令,中华人民共和国中医药法正式立法。

热烈庆祝国务院发文取消GAP认证!20160216

经过几起几落,北京时珍中草药技术有限公司没有被困难所吓倒,终于迎来了20周年的庆祝日,我们要感谢所有支持过我们的朋友和客户,祝你们成功!周成明,20150530,13501072627

 又经过7年的努力,在第二版的基础上又增加了近几年的80种中草药的价格走势。编辑组的同志们周成明,靳光乾,张成文,徐小琴,陈振鸿经过20年的艰苦历程,共同走到了行业的尖端,把80种中草药栽培提取营销第3版出版发行,这将是中草药行业的一大幸事,欢迎大家到新华书店购买。

周成明完成的巨著《甘草》即将售完,请读者到各新华书店购买,周成明,2013,09,24,13501072627

 
首页-->科研资讯  
最新版《药用植物育种学》甘草育种-周成明
发布者:admin 发布时间:2009/4/17 16:24:31 阅读:

第三十三章 甘草育种
 
 
     甘草为豆科(Leguminosae )植物甘草(Glycyrrhiza uralensis Fisch.)、胀果甘草(Glycyrrhiza inflata Bat.)或光果甘草(Glycyrrhiza glabr.的干燥根及根茎。甘草属中主要有效成分是甘草酸、黄酮类、香豆素类、多糖、生物碱、氨基酸等。有镇痛、止咳、抗炎、抗过敏、解毒、抗HIV等药理作用,广泛应用于医药、食品、烟草、化妆品、化工等领域。
    甘草广泛分布于我国西北、东北、华北干旱的温带荒漠区和温带草原区域,北纬37°~50°,东经75°~123°的范围内。甘草具有耐旱、耐盐、耐沙埋的特性,是治理生态环境荒漠化的最重要植物。随着气候带的延伸,呈东西长、南北较窄的带状分布,包括新疆、内蒙古、宁夏全境,青海、甘肃、陕西、山西、河北省的北部,辽宁、吉林、黑龙江省的西部。中心区在新疆的塔里木河流域和内蒙古的鄂尔多斯高原。甘草是我国六千多种中草药中用量最大的一味中草药,年用量达6万吨以上,素有“十方九草,无草不成方”之说,也是我国传统的出口创汇大宗药材,据不完全统计,每年的甘草出口额在一亿元人民币左右。由于气候变化和人为采挖日益严重,我国野生甘草的资源越来越少,自20世纪60年代起,我国科学家就在黑龙江开始了人工栽培甘草的试验。中国是世界上甘草生产、出口大国,在国际市场中享有很高的声誉,各种甘草产品和制品出口120多个国家和地区。由于前几十年的滥采乱挖及近年来国内外甘草需求量的增加,全国野生甘草资源遭到严重破坏,为了满足国内外市场需求,近十年,我国陆续开展了大面积的乌拉尔甘草野生变家种技术研究,每年的人工乌拉尔甘草栽培面积达六千多公顷(十万亩),人工栽培技术日趋成熟,家种甘草的产品已逐渐替代野生甘草产品,目前,家种甘草产品的市场占有率达70%,并出口全世界,得到国际市场的认可。近年来,在甘草优良品种选育方面也取得了一定的研究成果。

第一节       甘草种质资源

一、 甘草属植物种类

     全世界甘草属(Glycyrrhiza L.)植物有20种,中国分布12种。包括乌拉尔甘草(Glycyrrhiza u   ralensis Fish.)、光果甘草(Glycyrrhiza glabra L.)、无腺毛甘草(Glycyrrhiza eglandulosa X.Y.Li.)、胀果甘草(Glycrrhiza inflate Bat.)、黄甘草(Glycyrrhiza eurycarpa P. C. Li.)、石河子甘草(Glycyrrhiza shiheziensis X.Y.Li.)、粗毛甘草(Glycyrrhiza aspera Pall.)、大叶甘草(Glycyrrhiza macrophylla X.Y.Li.)、平卧甘草(Glycyrrhiza prostrata X.Y.Li.)、圆果甘草(Glycyrrhiza squamulosa Franch.)、刺果甘草(Glycyrrhiza pallidiflora Maxim.)、云南甘草(Glycyrrhiza yunnanesis Cheng f.et)等。
 
1.        形态特征比较
(1)地上植株的比较
乌拉尔甘草、胀果甘草和光果甘草的地上植株的主要形态特征比较,见表33-1。
表33-1 中国产三种药用甘草区别特征

原植物
乌拉尔甘草
胀果甘草
光果甘草
种子
暗棕绿色,直径2.5-4.5mm
黄绿色,直径2.0-3.6mm
淡棕绿色,直径1.6-3.0mm
幼苗
第7或8片叶始长出复叶,小叶宽大先端钝尖,叶两面、叶柄和茎密被有柄腺毛和柔毛
第8或9片叶始长出复叶,小叶先端微凹,小叶边缘有皱褶,叶两面、叶柄和茎密被无柄腺瘤,无或稀柔毛
第3或4片叶始长出复叶,小叶先端圆,长椭圆形,边缘无皱折,叶两面、叶柄和茎被稀无柄腺点和柔毛
茎高
30-120cm
60-160cm
50-180cm
小叶
2-8对
1-4对
3-10对
花序
密集头状,较叶短,长4-12cm
疏穗状,与叶等长,长5-16cm
密穗状,较叶略长或等长,长10-19cm
荚果
长矩形,长3-4.5cm,皱折,镰刀状,密被有柄腺毛,脱落后呈刺状
长椭圆形,长0.8-2.2cm,明显膨胀,略被腺瘤
长圆柱形,长2.0-3.5cm,光滑无毛

                                                                  (傅克治,1989)
(2)地下根及根茎的比较
李志军等人(1997)对5种甘草进行了根及根状茎的形态特征进行了比较。具体结果见表33-2。
表33-2  三种甘草根及根状茎的表面特征

植物名称
根状茎
胀果甘草
G.inflata
表面暗黄色、棕黄色,很粗糙。有凸起的皱纹及横长皮孔,半木质化
表面暗黄色,很粗糙。有明显纵沟纹,可见隆起的芽痕
光果甘草
G.glabra
表面黄棕色,粗糙。有细密的纵皱纹及横长的皮孔,半纤维化
表面黄棕色,粗糙。纵沟纹深而宽。可见隆起的腋芽
乌拉尔甘草
G.uralensis
表面红棕色,粗糙。有明显的纵皱纹及圆形的皮孔,纤维化
表面红棕色,粗糙。纵沟纹深而宽,可见隆起的腋芽
黄甘草
G.eurycarpa
表面黄棕色,略粗糙。有细小的纵皱纹及横长的皮孔,木质化
表面黄棕色,粗糙。纵沟纹较深,可见隆起的腋芽
刺果甘草
G.pallidifara
表面豆黄色,有凸起,横长的皮孔短而突起,木质化
表面黄棕色,较粗糙。纵沟纹浅而宽,可见芽痕

                                                                (李志军等,1997)
2.   遗传基础比较
近年来很多学者应用RAPD、AFLP等技术对甘草属植物的遗传多样性等进行了研究。
吴霞(2003)等用RAPD技术分析了新疆6个乌拉尔甘草不同地理群体的遗传多样性,结果表明不同地理群体中存在一定的遗传多样性;产地相距越远,群体间相似性程度越低;人工栽培种与同一产地野生种具有相似的遗传特性。
王鸣刚(2004)用RAPD技术分析了不同地区的甘草、胀果甘草、光果甘草3种甘草的亲缘关系,结果表明采自甘肃民勤野生甘草与采自新疆布尔津乌拉尔野生甘草遗传距离最小,为0.26;而采自内蒙古杭锦旗的野生甘草与采自青海贵德的乌拉尔野生甘草遗传距离最大,为0.63。由RAPD聚类分析结果得出15组甘草植物之间的亲缘关系与形态学分类结果存在差异。
佟汉文(2005)等利用ISSR技术对59份甘草种质资源的遗传多样性进行深入研究表明,从形态、同工酶和ISSR分子标记三方面进行了遗传多样性的分析,研究结果表明:  34份乌拉尔甘草种质资源在7个形态性状上差异均达到了极显著水平,基于形态划分的主要由以内蒙古和新疆种源为主的2大组群之间形态特性差异明显。其中内蒙古的甘草酸含量最高,新疆甘草酸含量最低;两种同工酶(EST和POD)对31份乌拉尔甘草种质资源材料共检测到6个基因位点,19个等位基因,其中有15个多态性等位基因,多态性等位基因频率为78.95%; 从100条核苷酸序列中筛选出18条ISSR多态性引物,对46份乌拉尔甘草种质资源材料基因组DNA扩增出片断大小为150bp~3000bp之间的210个等位变异,平均每个引物扩增出11.67等位变异。
陆嘉惠等(2006)应用RAPD技术对国产12种甘草属植物进行RAPD实验,聚类结果表明甘草属植物种内不同居群具有丰富的遗传多样性,平卧甘草从粗毛甘草类群中分出,聚为一支。疏花甘草、紫花甘草在种内与其他类群存在较大的遗传分化。从而得出粗毛甘草种内遗传分化较大,平卧甘草有可能是由粗毛甘草中抗旱的类群在长期进化过程中分化出的一支,建议上升为种的地位,疏花甘草、紫花甘草作为种下变型处理。
葛淑俊等(2006)利用AFLP标记分析了来自我国乌拉尔甘草主产区共18个野生种群的遗传多样性,并对愈伤组织的诱导、状态调控、离体再生、微繁体系建立以及有效成分甘草酸和黄酮的合成和积累进行了研究,结果如下: 筛选了15对条带清晰、多态性丰富的AFLP引物组合对18个野生乌拉尔甘草种群360个单株共扩增出759条谱带,其中多态性带527条,占69.43%,平均每个位点有35.1个等位变异;野生乌拉尔甘草具有一定的遗传多样性水平,Nei′基因多样性指数在0.13~0.19之间,平均为0.25;Shannon多态性信息指数的变异范围在0.19~0.28之间,平均为0.39。
周成明等(2007)在进行乌拉尔甘草优良品系选育研究中,以内蒙古乌拉尔甘草为对照,“民勤1号”、“喀什1号”和“阿克苏1号”为选育目标,应用AFLP技术对四个来源甘草的遗传基础进行分析。用AFLPsurv软件由64对引物组合中筛选出8对多态性高、分辨能力强的组合,共扩增出1025条谱带,其中多态谱带540条,占52.7%。E-AAC/M-CAG组合多态位点百分率达到了55.6%,为各引物中最高,并以此构建了四种乌拉尔甘草栽培新品系的指纹图谱,图谱显示出“民勤1号”、“喀什1号”分别具有的特异性谱带数量分别是6条和2条,形成了独特的基因构成,可以作为乌拉尔甘草优良栽培新品系进一步研究和推广,目前已在全国西北、东北、华北地区推广数百公顷,有可能培育出乌拉尔甘草栽培新品系。用NTSYSpc软件对所有个体间的遗传关系进行了聚类分析,在聚类分析中被分为四组,并分析了种内的遗传多样性。
 
3.        成分含量比较
曾路(1991)等运用高效液相色谱法对国产15个产地的8种甘草中l2个化合物,进行了分离和含量测定。根据测定的结果,对国产甘草的质量进行了综合评价,评价结果见表33-3,表33-4。
表33-3  8种甘草中的皂苷成分含量比较(%)
产地
S-I
S-II
合计
 
山西临县
8.167
0.436
8.603
 
山西石楼
6.575
none
6.575
乌拉尔甘草 (Glycyrrhiza uralensis)
内蒙杭锦旗
4.095
trace
4.095
陕西志丹
7.612
trace
7.612
 
陕西定边
4.388
0.337
4.725
 
甘肃金塔
3.141
0.187
3.601
 
甘肃敦煌
2.573
0.551
3.124
 
吉林长岭
4.802
0.329
5.131
 
新疆和静
5.430
1.163
6.593
 
新疆焉耆
6.899
0.923
7.831
胀果甘草(G.. inflate)
甘肃金塔
2.279
0.372
2.651
 
甘肃敦煌
1.864
0.304
2.168
 
甘肃安西
3.104
0.481
3.585
 
新疆和静
4.685
0.509
5.194
黄甘草(G.. eurycarpa)
甘肃金塔
3.776
0.726
4.502
 
甘肃敦煌
2.451
0.363
2.814
光果甘草 (G.. glabra)
新疆和静
2.756
0.813
3.569
粗毛甘草(G.. uspera)
新疆玛纳斯
0.887
trace
0.887
云南甘草 (G.. yunnanensis)
云南丽江
-
-
-
圆果甘草(G.. squamulosa)
河南新乡
-
-
-
刺果甘草(G.. pallidiflora)
江苏盐城
-
-
-
S-I:Glycyrrihiza acid(甘草酸);S-II:Uralsaponin B(乌拉尔甘草皂甙乙)
                                                                  (曾路等 1991)
 
甘草酸(S—I)和乌拉尔甘草皂甙乙(S—II)存在于乌拉尔甘草,胀果甘草、光果甘草。黄甘草和粗毛甘草,而在云南甘草,刺果甘草和圆果甘草中未被检出。对于云南甘草和刺果甘草的皂甙元的研究也未发现甘草次酸。乌拉尔甘草皂甙甲(S—III)在各种甘草及不同产地的样品中均未检出,可能是由于含量较低的缘故。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
表33-4 五种黄酮和四种香豆素在八种甘草中的含量比较(%)
产地
甘草甙
异甘草甙
甘草素
异甘草素
甘草香豆素
异甘草香豆素
甘草查尔酮A
甘草酚
异甘草酚
 
山西临县
3.649
2.328
0.121
0.121
0.138
0.018
trace
0.044
0.027
乌拉尔甘草(Glycyrrhiza uralensis)
山西石楼
2.917
1.727
0.088
0.030
0.188
0.030
none
0.030
0.020
内蒙杭锦旗
3.005
1.397
0.033
0.025
0.054
0.008
none
0.012
0.007
 
陕西志丹
2.721
1.293
0.095
0.029
0.131
none
none
0.025
0.023
 
陕西定边
1.775
1.231
0.123
0.055
0.034
0.011
none
0.017
0.033
 
甘肃金塔
0.726
0.464
0.028
0.010
0.029
0.007
trace
0.009
0.003
 
甘肃敦煌
0.633
0.363
0.006
0.025
0.017
0.014
0.024
0.003
0.006
 
吉林长岭
0.609
0.386
0.076
0.038
0.039
trace
trace
0.010
0.013
 
新疆和静
0.804
0.792
0.028
0.022
0.007
trace
trace
0.004
0.002
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
新疆焉耆
0.593
0.508
0.032
0.016
0.017
0.009
0.138
trace
trace
胀果甘草(G.. inflate)
甘肃金塔
0.233
0.134
0.028
0.034
0.038
0.005
0.046
trace
0.011
 
甘肃安西
0.221
0.141
0.046
0.016
0.014
0.026
0.247
none
0.022
 
甘肃敦煌
0.222
0.109
0.031
0.021
0.018
0.015
0.215
none
0.057
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
新疆和静
1.314
0.666
0.033
0.043
0.010
trace
0.003
trace
trace
黄甘草(G... eurycarpa)
甘肃金塔
0.928
0.608
0.084
0.046
0.011
trace
0.008
trace
trace
 
甘肃敦煌
0.757
0.694
0.192
0.038
0.005
0.003
0.008
trace
0.004
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
光果甘草(G.. glabra)
新疆和静
0.470
0.425
0.014
0.016
0.011
0.005
0.025
0.008
trace
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
粗毛甘草(G.. uspera)
新疆玛纳斯
0.332
0.204
0.014
0.008
0.053
0.004
trace
0.009
0.006
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
云南甘草(G.. yunnanensis)
云南丽江
0.297
0.172
0.027
0.021
0.006
0.005
0.007
0.004
trace
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
圆果甘草(G.. squamulosa)
河南新乡
0.079
0.053
0.005
0.003
0.003
trace
trace
0.001
trace
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
刺果甘草(G.. pallidiflora)
江苏盐城
0.027
0.067
0.001
trace
trace
trace
trace
trace
trace
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
                                                                  (曾路等 1991)
 

二、           野生甘草的产地及商品区划

1.        野生甘草产地区划,可划分成五个区域
(1)以内蒙古赤峰为中心,包括黑龙江西部,吉林中西部,辽宁中西部,内蒙古集宁以东地区,河北北部地区。此地区以乌拉尔甘草为主。
(2)以内蒙古伊克昭盟为中心,包括内蒙古集宁以西地区,宁夏全境,陕西、山西北部地区。此地区以乌拉尔甘草为主。
(3)以甘肃河西走廊武威、张掖、酒泉为中心,包括甘肃全境、青海中东部地区。此地区以乌拉尔甘草为主,少有黄甘草。
(4)以新疆北部阿勒泰为中心,包括阿勒泰、克拉玛依、乌鲁木齐、奇台等北疆地区,哈萨克斯坦,外蒙古,前俄罗斯地区。此地区以乌拉尔甘草为主,少有光果甘草。
(5)以新疆南部喀什为中心,包括阿克苏、库尔勒等塔里木盆地周边地区,塔基克斯坦,乌兹别克斯坦,阿富汗,巴基斯坦等国家和地区。此地区以胀果甘草为主,少有乌拉尔甘草、光果甘草。
2.        野生甘草商品区划
(1)西草  我国西草分布地区主要为内蒙古中西部(呼和浩特以西),甘肃全境、宁夏回族自治区全境,新疆全境,陕西,山西,青海,西藏等。
(2)东草  东草主要分布于黑龙江、吉林、辽宁3省西部和内蒙古东部地区,河北北部地区。

第二节       甘草繁殖的生物学特性

一、   有性繁殖特性

(一) 染色体及胚胎发生

1.        染色体
李学禹等(1991)对中国甘草属11种,1变种进行了染色体核型分析,染色体数目都为2n=2x=16,并通过对染色体长度、臂比等的分析对其种间关系进行了讨论。孔红等(2003)对甘草属的黄甘草、腺荚甘草进行了染色体的核型研究,表明体细胞染色体数目均为2n=16,核型公式2n=2x=16=16m,属于Stebbins核型的“1A”型。
2.        胚胎学与发育学方面的研究
任茜(2003)对甘草雌雄配子体进行的发生发育学研究表明,甘草花药具四室,小孢子四分体排列为四面体型,成熟花粉为2细胞,败育花粉占17.4%。胚珠倒生,为厚珠心类型,大孢子四分体直线型排列,胚囊的发育为蓼型。并且分析了花粉败育的原因可能与绒毡层过早解体有关,并很快被消耗殆尽有一定关系。
蔡雪等(1992)对甘草进行了胚胎学的研究,发现甘草成熟胚囊有多种形式的变异,小孢子发育过程中有各种形式的败育,认为雌雄配子体发育不正常很可能是导致结实率低的根本原因,为甘草的生殖生物学研究以及单倍体育种和常规育种提供了参考资料。

(二)、花器构造与开花习性

1.        花器构造
乌拉尔甘草花为总状花序,腋生,长5-12cm,蝶形花冠长15-25mm,萼阔钟状,长7-15mm,具5齿,披针形,较萼筒稍长,有2齿合生状,覆被白色柔毛和褐色鳞片状腺毛,萼齿内面腺毛较少;花冠紫红色至蓝紫色,无毛,较萼长,旗瓣大,卵圆形,长约15mm,宽约6mm,有爪,翼瓣线形,长约10mm,宽约2mm,基部一侧下延呈爪,长约4mm,宽0.5mm左右,龙骨瓣平直,较翼瓣短,也有爪。
2.        开花习性
乌拉尔甘草为自花授粉植物。用种籽繁殖的实生苗第三年有少量开花,结的种籽不成熟,第四年全部开花,结的种籽可以当商品种籽用,种籽比较成熟饱满,以后每年开花结籽,可长达30年,随气候条件变化,甘草结种有大小年之分,过分干旱、虫害、水涝都影响种子的产量和质量,甚至绝收。野生甘草的主根和横走茎在当年的冬季形成越冬芽和花芽,每年的春季3-4月份,甘草发芽,长出茎叶,6月中下旬至8月上旬开花结果,从下向上依次开花,8-9月种籽依次成熟。

3.  种子生物学特性

甘草种子呈圆形至圆肾形,略扁,质地坚硬。种皮厚实,具有硬实性,阻碍了水分的吸收,种子在自然状态下播种,要埋在土里3-5年才能出芽。但是一旦突破种皮障碍,种子在极其干旱的条件下也能迅速吸足水分萌发。因此在播种前需进行人工处理。乌拉尔甘草种籽每公斤9-12万粒,处理好的种籽发芽率在70-90%,净度95%左右。甘草种籽的野性很强,成苗率很低,在栽培条件很好的情况下,100粒有发芽率的种籽只有15-20粒能长成苗,有75-80粒要死掉,也就是说100吨种籽只有150-20吨能长成苗,这就是十多年来家种甘草只涨不落的原因,也凸显甘草种子的珍贵性,提高甘草种籽的成苗率是未来甘草大田大面积栽培的关键技术之一。

二、   无性繁殖特性

甘草横走茎发达,横走于地下5-10厘米处,横走茎节上的腋芽长出地面后,发育成新的植株,植株地下部分可生出新根,新根可不断伸长加粗,发育成新的粗大根系。人工栽培条件下,将其横走茎剪段移栽,成活率高达95%。
 
 
 
 
 

第三节       育种目标及育种途径

一、   甘草的育种目标

高产、稳产、优质、抗性强、适应性广是各种药用植物育种的共同目标。甘草分布广泛,具有抗寒、耐热、抗盐碱、耐沙埋,生命力旺盛,适生性强等优良特性,同样将目标为高产、稳产、抗性和商品性作为其主要育种目标。
1.        高产
甘草为多年生草本,以根或根状茎入药,一般在2年生以上采挖的甘草有效成分含量及产量才能达到用药的要求。在华北地区直播2年生甘草鲜根1000~1200 kg/亩(667平方米),折干后亩产350~450kg,其中尾部直径0.7 cm,根长20cm以上,含水14% 以下的混等条甘草250~350 kg,剪下的毛甘草,下脚料统称毛草,亩产毛草100~150 kg(周成明等,2000)。在西北甘肃民勤栽培3年乌拉尔甘草亩产(667平方米)可达1500-2500公斤鲜根。可见,栽培甘草产量差异很大,除了产地自然环境影响外,仍然有遗传背景复杂的差异的影响,如种子成熟度不一致,所产甘草产品的产量和有效成分含量各不相同。同时由于栽培甘草所需时间较长,相对其他一年生药材和农作物来讲投入成本较高,因此对高产新品系的需要更为迫切。
2.        抗性
甘草属于典型的阳性旱生植物,根系发达,具有较强抗旱能力。例如野生胀果甘草生长地区年降水量可在100毫米以内。野生乌拉尔甘草在年降水量180-500毫米地区可以正常生长。但是家种甘草在生长过程中比较娇气,易受病虫害危害。主要病害有锈病、白粉病、红粉病及褐斑病等。出苗阶段主要地下害虫有蝼蛄、何氏东方鳌甲、华北蛴螬、黄褐丽金龟等。苗期到成株期主要有宁夏胭蛛蚧、华北大黑蛴螬、金针虫、拟步甲、黄斑大蚊等。这些病虫害在不同时期发生,不仅造成家种甘草产量的大幅度下降,而且影响了甘草的品质,造成大量人力物力的浪费,而且大幅度增加了农药的使用,不利于无公害甘草产品的生产,因此应将抗病虫能力强作为甘草的育种目标。
3.        优质
经多年跟踪测试,生长2年家种乌拉尔甘草根中甘草酸含量达到2%以上,符合《中华人民共和国药典》的要求,生长3年以上的家种甘草根甘草酸含量在2.5%以上,野生甘草根的甘草酸含量一般在3-8%之间,家种甘草的甘草酸含量相对偏低。不同种类甘草在成分种类、含量方面差别较大。张继等测定了同一生境条件下3年生和4年生的5种甘草含甘草酸的量,发现乌拉尔甘草的甘草酸最高,其次为胀果甘草、光果甘草、粗毛甘草、刺果甘草。研究表明在6种甘草属植物根中,胀果甘草黄酮类化合物种类最多,黄甘草次之,光果甘草较少,但其黄酮类化合物含量与胀果甘草相近,粗毛甘草、刺果甘草中黄酮类化合物种类、含量均较低。对来源于15个产地8种甘草的12个化合物包括3个皂甙类,5个黄酮类和4个香豆素类进行比较:以总皂甙、总黄酮、总香豆素计算,乌拉尔甘草含量最高,其次是胀果甘草、光果甘草,而粗毛甘草、云南甘草、刺果甘草和圆果甘草总皂甙含量低或含他种皂甙,总黄酮和总香豆素含量亦较低。因此,选育甘草酸含量较高的栽培新品系也是重要的育种方向之一。
野生甘草优质者表面为红棕色,皮细紧,质坚实,体重,断面黄白色,粉性足,味甜,直径在1cm以上。
由于乌拉尔甘草栽培技术日趋成熟,栽培甘草产品根形条状、皮色深红、横截面纹理密细、粉性适中,形成了栽培甘草特有的商品性:外皮红、切面黄,纤维密细,味甜。目前,用家种乌拉尔甘草切成的斜片,每年出口韩国、马来西亚等东南亚国家数千吨,深受外商喜爱,野生甘草原料大部分用作提取甘草浸膏和甘草制品。。

二、   育种途径

我国自20世纪60年代开始进行甘草栽培研究,人工栽培技术逐步成熟,并且在育种方面进行了一定的研究,众多学者主要采取的育种途径有系统育种、杂交育种、辐射诱变、抗病性、多倍体及组织培养等,取得了一定的成果。
1.        系统选育 
目前乌拉尔甘草的栽培种源全部来自于野生,许多学者利用自然界的现有变异进行甘草新品系的选育。
周成明等(2007)从1995年开始对乌拉尔甘草优良品系进行系统的栽培优良品系选育研究工作,挑选不同产地的野生乌拉尔甘草种籽进行大面积长期栽培,以内蒙古中西部的乌拉尔甘草作为对照,以内蒙东部、东北,宁夏,甘肃,新疆作选育对象,在甘肃民勤发现一个高产、优质栽培新品系,命名为“民勤一号”,栽培3年,水肥到位,亩产高达2000-2500公斤鲜根,亩产值达6000-7000元,目前,此品系正在进一步深入研究中,有可能形成一个新的栽培品系大面积推广。
2.        杂交育种 
甘草属植物种类丰富,分布区域广阔,种间差异较大,进行杂交育种有广阔的前景。张新玲等(1998)以居群为单位对新疆甘草属7个种进行种间人工杂交。通过对种间杂交结实量和亲本种平均结实量的分析比较,测出相应的杂交结实指数,以比较种间杂交亲和性的大小。结果表明蜜腺甘草与乌拉尔甘草的杂交亲和性最高,疏花甘草与紫花甘草的杂交亲和性相对最低;疏花甘草与平卧甘草及粗毛甘草之间的杂交亲和性介于上述组合之间。
 
3.        诱变育种 
诱变技术应用于育种研究已有40多年,已经在国内外取得了很大的成绩。诱变育种已经成为创造植物变异材料的常用方法,在甘草育种研究中也得到了广泛的应用。
苟克俭(1993)采用℃o对甘草种子进行了辐射,5~6万伦的射线使M1世代部分植株产生了矮化、花期提早和育性降低的效应,并且获得了品质优良的植株。
叶力勤(1996)用60Coγ射线辐照甘草种子,当剂量在50~200Gy范围之内时,对种子发芽及幼芽生长有促进作用,并且根茎粗度、长度、生长量显著增加,快速生长期明显提前,根产量显著提高,尤其是加200Gy时效果最为明显。
魏胜林(2004)用N+注入的诱导方法对甘草种子萌发和根发育效应以及幼苗部分耐旱特征效应进行了研究,结果表明25 keV,4.68×10个/cm N+注入能提高甘草种子萌发成活率,促进根发育,提高幼苗的耐早特性,可用于沙漠植被甘草种子的前处理;而对甘草干种子注入能量为25 keV、1800×2.6×1013/cm2的N+注入量能有效提高甘草6d幼苗的主根生长和30d幼苗根冠比干重和鲜重,促进侧根发生;也能明显刺激6d和30d幼苗的下胚轴和主根、茎高的生长。
李晓瑾等(2004)应用低能离子束注入不同年份的甘草种子并观察其发芽率出土率,以及测定呼吸率。结果显示光果甘草发芽率等增加,乌拉尔甘草降低,证明了离子注入对有不同生命活力的甘草种子产生的生物效应不同。因此可以进一步研究以确定甘草的最佳诱变剂量,进行定向诱变选育新品种。
潘燕(2005)以低能氮离子注入甘草并研究萌发幼苗在干旱胁迫条件下保护酶活性以及MDA含量变化,酶活结果显示在4.6×1016N+/cm2的剂量处理后的甘草幼苗SOD和CAT酶活性都高于对照,该剂量有助于提高甘草幼苗的抗旱性能。
傅荣昭(1998)利用Ap-PCR分子标记估测太空飞行中离子辐射和失重对甘草基因组的影响,结果表明,离子辐射/失重因素引发的基因组RAPD多态性水平大于失重因素的RAPD多态性水平,可以认为失重确实引起了较大程度的基因组变异,而离子辐射则略显加重了失重的诱变效应。
高文远(2000)等研究了太空环境对甘草结构的影响,结果表明微重力组和射线击中组材料的过氧化物酶活性和可溶性蛋白质含量明显高于地面对照组材料,而且射线击中组材料的过氧化物酶活性和可溶性蛋白质含量又明显高于微重力组材料。随机多态性DNA分子标记技术的试验结果表明地面对照组、微重力组和射线击中组三者之间有明显区别的RAPD图谱。未被高能重核离子辐射的甘草细胞核密度降低,线粒体等细胞器增加,出苗率下降。
4.        多倍体育种
用多倍体育种法使植物的染色体倍增,致使多倍体植物的营养器官变大,有效成分增加,抗逆性增强,特别是在许多经济性状上产生了显著的改变。
吴玉香(2004)采用改良琼脂涂抹法(0.2%浓度的秋水仙碱与0.1%的琼脂混合成半固体)和直接滴渗法处理刺果甘草幼苗顶芽进行多倍体诱变,结果表明:用改良琼脂涂抹法处理2天效果最好,变异率达55%,变异株表现出较强的抗虫性。
5.        抗性育种
甘草栽培过程中病虫害一直是影响甘草产量和质量的主要限制因素,往往耗费大量人力、物力。
蒋永喜(1994)等经过系统的研究发现甘草种间抗锈病的差异显著,光果甘草抗锈性较强,乌拉尔甘草次之,胀果甘草较易染病。对甘草虫害研究方面,李新成等(1993)研究了四种甘草的抗蚜性,结果表明光果甘草抗蚜性最优,黄甘草次之,胀果甘草和乌拉尔甘草较差,不同产地间同种甘草的抗蚜性也具有明显的差异。
抗逆性研究是甘草育种的目标之一。陈震(1996)等对甘草种子进行了抗逆性研究,指出坚硬的种子能抵抗霉菌或细菌的侵袭,能忍耐80℃4h和100℃10min的高温。
6.        组织培养与育种 
甘草为多年生植物,直播4年才能产生一代种子,进行育种研究需要很长的时间。植物的组织培养具有组织生长速度快、不受外界环境影响等优点,应用组织培养进行优良种苗无性系的快速繁殖,是进行甘草优良品系选育的有效途径。
于林清等(1999)以子叶、下胚轴、胚根为外植体进行培养。结果表明甘草外植体愈伤组织诱导率以下胚轴最高,达到95%,子叶和胚根的诱导率分别为80%、72%,这说明甘草愈伤组织易于诱导。但分化十分困难,只有下胚轴愈伤组织分化成再生植株,分化率仅有3%~5%。
胡海英(2004)以胀果甘草的子叶和下胚轴为外植体,分别接种在不同激素组合的MS培养基上培养诱导愈伤组织。结果表明:甘草子叶愈伤组织在MS+2,4-D(1 mg/L)+BA(1 mg/L)培养基条件下,其诱导率达100%,而且其愈伤组织鲜重与接种外植体重的比值达到15.37倍;甘草下胚轴愈伤组织MS+2,4-D(0.5 mg/L)和MS+2,4-D(0.5)+NAA(0.5),在这两种培养基上进行增殖培养,增殖效果明显,其相对生长量分别达到了381.52%和498.80%。可见甘草已有了一定组织培养快繁的技术基础。

三、   良种繁育和储藏

(一) 人工繁育甘草种籽

目前,家种甘草的种籽来源几乎全部来自野生甘草种源,笔者曾立项在甘肃进行人工繁育甘草种籽,育种种植面积达10公顷(150亩),第四年开始采种,每亩约采3-10公斤,每公斤成本价100多元,生产成本远高于野生甘草,种籽质量也不如野生的好,第六年放弃试验。试验结果表明,人工繁育技术是成功的,但生产成本偏高,在目前尚有野生种源的情况下,暂时难以推广。
(二)、野生抚育保护甘草种源 
2001年以前我国东北、西北、华北地区连续采挖了50年的野生甘草,野生甘草资源被采挖了80%以上,直径1.0厘米以上的主根很少见了,目前,长出地面的甘草茎叶大都是从横走茎上长出来的,地下根及根茎储藏量越来越少,野生甘草产区沙漠化越来越严重,国家有关部门认识到问题的严重性, 2001年,国务院版发了《禁止采挖野生甘草麻黄发菜的通知》,严令采挖野生甘草,加强保护现有野生甘草,大力发展家种甘草,八年来,我国的野生甘草面积有所恢复,家种甘草得到了前所未有的发展,每年的家种甘草面积达10万亩,形成了家种甘草产业。
  从20世纪八十年代开始,我国的有关单位就开始在内蒙、甘肃、新疆开始野生甘草抚育技术的研究,开展围栏保护野生甘草,国家和地方有专项资金保护甘草。围栏以后,野生甘草在三年后恢复很好,恢复10-15年的野生甘草种群可连片生长,种籽数量和质量也有所提高,据不完全统计,到2008年,野生乌拉尔甘草种群中国约有2000万亩,哈萨克斯坦约有1000万亩,外蒙古约有500万亩;胀果甘草约有500万亩,主要分布在库尔勒、喀什;光果甘草约有几万亩,主要分布在新疆、前苏联地区;黄甘草前十年甘肃金塔有少量分布,现在已难发现野生种群了。在主产区开展野生甘草抚育保护是最佳的保护储藏种源的方法。
(三)、低温贮藏保存甘草种源
野生甘草种籽成熟后,靠大风把种籽吹落到沙地上,沙子和种籽混在一起,种籽和沙子不断磨擦,要磨擦1-3年把皮磨薄了才能发芽。野生甘草种籽在常温下(24度以下)保存10年发芽率还能达到50%,低温储藏(4度以下)效果更好。
 

本章小结 

 本章节详细论述了豆科甘草属中甘草种的生物学特性,国内外甘草资源的分布,生态环境,产区的区划,甘草的种源保存和储藏,重点对近几年甘草优良品系选育研究作了详细的论述。

 
 

思考题

1、 甘草属中有几种甘草,写出其拉丁名。
2、 野生乌拉尔甘草可以区划为几块,每块大致在哪个范围?
3、 甘草的商品性状有哪些?家种甘草和野生甘草根的性状如何区别?
4、 家种甘草育种目标有哪些?目前的研究进展如何?

主要参考文献

1.        惠寿年.国内对甘草化学成分的研究进展[J].中草药,1999,30(4):313-315
2.        董文宾,赵旭博,王顺民. 甘草的研究及应用现状[J]. 陕西科技大学学报.2003,21(4):43-46
3.        王玉庆,朱玫.我国甘草资源调查与分析[J].山西农业大学学报(自然科学版),2002,22(4):366
4.        李学禹. 中国甘草属植物种质资源[J]. 全国第二届甘草学术研讨会暨第二届植物资源开发、利用与保护学术研讨会论文摘要集,2004,1-5
5.        傅克治. 中国甘草野生变家植[M]. 东北林业大学出版社,1989,13-16
6.        吴霞,刘庆华,马永红等. 新疆产甘草六个不同地理群体遗传关系的RAPD分析[J]. 中国生化药物杂志,2003,24(4):191-193
7.        王鸣刚,葛运生,陈亮等.甘草亲缘关系的RAPD鉴定[J].武汉植物学研究,2004,22(4):289-293
8.        佟汉文,孙群,吴波等. 乌拉尔甘草ISSR—PCR反应体系优化研究[J]. 农业生物技术科学,2005,21(4):70-74
9.        陆嘉惠,李学禹,马淼等. 产甘草属植物的RAPD分析及系统学意义[J]. 西北植物学报,2006,26(3):0527-0531
10.    周成明,孔祥军等。北京大兴地区乌拉尔甘草栽培技术研究 [J]  中国中药杂志 2000,25(3):140-142
11.     李志军,刘文哲,胡正海等,5种甘草根和根状茎的解剖学研究[J]. 西北植物学报, 1997,17(3):339-347
12.    李学禹,魏凌基. 中国甘草属植物的核型分析[J]. Bulletin of Botanical Research, 1991,11(3):45-53
13.    孔红,陈荃,焦成谨等. 甘草属2种植物的核型研究[J]. 西北植物学报2003,23(6):1014-l0l6
14.    蔡雪,申家恒. 甘草胚胎学研究[]J]. 植物学报(英文版),1992,34(9):676-681
15.    任茜 甘草雌雄配子体的发生与发育[J]. 药用植物栽培.1993,16(1):3-5
16.    李根华,张莉,李洪刚等.西北12个产地甘草微量元素的测定[J].甘肃医药, 1995,14(1):37-39)
17.    周成明. 80种常用中草药栽培[M]. 中国农业出版社,2002,1-4
18.    张继. 相同生境下5种甘草甘草酸含量比较研究[J]. 西北植物学报,1997,17(6):111-114
19.    谷会岩. 不同产区甘草中甘草酸含量的测量和比较[J]. 林业研究,2002,13(2):141-143.
20.    刘艳华,傅克治. 不同土壤环境生长乌拉尔甘草主要化学成分含量测定[J]. 中国兽药杂志,1996,30(4):25-27。
21.    刘金荣,赵文彬,王航宇等. 不同生长期栽培甘草的产量及有效成分分析比较[J].上海中医药杂志,2004,38(11):56-58
22.    Hayashi H,Hiraoka N,Ikeshiro Y,et a1.Seasonal variation of glycyrrhizin and isoliquiritigenin glycosides in the root of Glycyrrhiza glabra L.[J].Biol Pharm Bull,1998,21(9):987-989
23.    孙志蓉,王文全,马长华等. 乌拉尔甘草地下部分分布格局及其对甘草酸含量的影响. 中国中药杂志, 2004,29(4):305-309
24.    林寿全,林琳.生态因子对中药甘草质量影响的初步研究[J].生态学杂志,1992,11(6:17-30)
25.    曾路,楼之岑,张如意等. 国产甘草的质量评价[J]. 药学学报. 1991,26(10):788-793
26.    鲁守平,孙群,王建华等. 影响甘草品质的因素与甘草品质改良的研究概况[J]. 中草药,2005, 6(8):1261-1263
27.    中华人民共和国卫生部药政管理局.中药材手册[M].人民卫生出版社,1959,64
28.    国家医药管理局. 76种药材商品规格标准.北京,1984,10
29.    李德华,李德宇,李永光等. 甘草化学成分与药理作用研究进展[J]. 中医药信息,1995,5:31-35
30.    张新玲,李学禹,魏灵基. 新疆甘草属的种间杂交[J]. 西北植物学报,1998,18(1):132-136
31.    苟克俭,任茜. 甘草的辐射育种研究初报[J]. 云南植物研究,1993,15(2):214-216
32.    叶力勤,刘志,王利英等. γ射线辐照甘草种子当代生长效应的研究[J]. 宁夏农林科技,1996, (6):28-31
33.    魏胜林,刘竞男,王陶等. N+注入对甘草种子萌发和根发育效应及作用机制[J].草业学报,2004,13(5):112-115
34.    李晓瑾,石明辉,贾晓光等. 离子注入甘草生物学效应初步研究[J]. 全国第二届甘草学术研讨会暨第二届植物资源开发、利用与保护学术研讨会论文摘要集,2004,5-9
35.    潘燕, 肖翔, 吴李君等. N+离子注入对干旱胁迫条件下甘草幼苗的SOD酶和CAT酶活性及丙二醛含量的影响[J]. 激光生物学报,2005,14(6):442~446
36.    傅荣昭,高文远,赵淑平. 利用Ap-PCR分子标记估测太空飞行中失重与离子辐射对甘草基因组的影响[J]. 农业生物技术学报,1998,6(4):318-332
37.    Gao W Y, Fu R Z, Fan L. The effects of spaceflight on soluble protein, isoperoxidase, and genomic DNA in urallicorice(Glycyrrhiza uralensis Fisch.). Journal of Plant Biology, 2000,43(2): 94-97
38.    吴玉香,贺润丽,高建平等. 刺果甘草多倍体诱变育种的研究[J]. 山西农业大学学报(自然科学版), 2004,2:116-117
39.    蒋永喜,蔡德珍,邢虎田等. 甘草种间抗锈病研究初报[J]. 塔里木农垦大学学报,1994,5(1): 22-25
40.    李新成. 四种甘草的抗蚜性研究[J]. 植物保护学报. 1993,20(3):210-216
41.    陈震,赵扬景,李先恩,等.甘草种子抗逆性研究[J]. 中草药,1996,21(1);39-41
42.    于林清,何茂泰等. 甘草组织培养快速繁殖技术研究[J]. 中国草地,1999,(1):12-14-18
43.    胡海英,吴晓玲,梁新华. 胀果甘草愈伤组织诱导培养[J]. 药用生物技术,2004,11(3):170-172
44.    陈巍,于泉林,高文远等.甘草愈伤组织培养的研究[J].中国中药杂志,2005,30(9):713-715
45.苟克俭; 任茜。六种甘草的试管繁殖研究  中药材, 1992年 02期  
46.刘伯衡,李学禹,田丽萍,魏琳. 新疆产甘草属植物化学成分的研究[J]  干旱区研究 , 1992,(1) .
47.苟克俭,任茜. 甘草的辐射育种研究初报[J]  云南植物研究 , 1993,(02) .
48.苟克俭,任茜. 甘草雌雄配子体的发生与发育[J]. 中药材 , 1993,(01)
51.王立,李家恒. 中国甘草属植物研究进展[J]草业科学 , 1999,(04) .
53.夏生兰; 王泓; 甘草的特征特性及栽培技术  甘肃农业科技 2002年 02期  
54.王继永,王文全,刘勇,魏胜利. 乌拉尔甘草生物特性及资源培育研究进展[J]世界林业研究 , 2003,(02) .
55.魏胜利. 乌拉尔甘草地理变异与种源选择[D]东北林业大学 , 2003 .
56.孔红,陈荃,焦成谨,温凤萍,马骥. 甘草属2种植物的核型研究[J]西北植物学报 , 2003,(06) .
57.王继永, 王文全, 刘勇, 魏胜利. 乌拉尔甘草生物特性及资源培育研究进展[J]. 世界林业研究 , 2003,(02)
58.赵则海. 乌拉尔甘草生活史型特征及生态机理[D]东北林业大学 , 2004 .
59.闻婧. 不同起源乌拉尔甘草生殖生态学研究[D]东北林业大学 , 2004 .
60.魏胜利,王文全,刘春生,宫麟,姜梅. 乌拉尔甘草变异类型及其药材产量和质量的研究[A]第二届中国甘草学术研讨会暨第二届新疆植物资源开发、利用与保护学术研讨会论文摘要集 [C], 2004 .
61.赵则海. 乌拉尔甘草生活史型特征及生态机理[D]东北林业大学 , 2004[2]
62.佟汉文. 乌拉尔甘草种质资源遗传多样性研究[D]中国农业大学 , 2005 .
63.孟雷. 甘草属(Glycyrrhiza L.)的系统学研究[D]. 中国科学院研究生院(植物研究所) , 2005
64.赵则海,曹建国,王文杰,付玉杰,祖元刚. 不同生长年限栽培甘草与野生甘草光合特性对比研究[J]草业学报 , 2005,(03)
65.鲁守平, 孙群, 王建华, 孙宝启. 影响甘草品质的因素与甘草品质改良的研究概况[J]. 中草药 , 2005,(08)
67.闫永红. 不同来源甘草的质量特征及评价研究[D]北京中医药大学 , 2006 .
68.葛淑俊. 乌拉尔甘草AFLP遗传多样性及离体培养技术研究[D]河北农业大学 , 2006
 
69.张爱华; 雷锋杰; 陈长宝; 张连学; 甘草不同品系种子特征特性比较与遗传多样性分析吉林农业大学学报 2006年 06期  
70.漆红艳. 甘蓝的染色体分析与SRK基因的染色体定位研究[D]西南大学 , 2006 .
71.马文芳. 胀果甘草体细胞染色体加倍的研究及有效成分测定[D]甘肃农业大学 , 2007 .
72.孔红,闫训友,史振霞. 豆科甘草属植物研究进展[J]北方园艺 , 2007,(07) .
74.卢颖. 基于GIS技术的药用甘草适生环境及其影响因子的分析[D]北京中医药大学 , 2007 .
76.张艳洁,刘春生. 乌拉尔甘草的ITS序列及甘草酸含量相关性分析[A] 2007年中华中医药学会第八届中药鉴定学术研讨会、2007年中国中西医结合学会中药专业委员会全国中药学术研讨会论文集 [C], 2007 .
77.孔红,闫训友,史振霞. 豆科甘草属植物研究进展[J]北方园艺 , 2007,(07) .
78.孙群, 佟汉文, 吴波, 丁自勉, 王建华, 孙宝启. 不同种源乌拉尔甘草形态和ISSR遗传多样性研究[J]. 植物遗传资源学报 , 2007,(01)
79.杨全; 王文全; 魏胜利; 闫永红; 刘春生; 郭萌; 李健; 甘草不同类型间总黄酮、多糖含量比较研究  中国中药杂志, 2007年 05期  
80.杨全; 王文全; 魏胜利; 解军波; 陈千良; 不同变异类型甘草中甘草苷及甘草酸量比较研究 中草药, 2007年 07期  
81。周成明等。家种及野生乌拉尔甘草的甘草酸含量比较[J] 中药材 2002  25(12):861
82 周成明  乌拉尔甘草规范化栽培技术要点 [J]  中药研究与信息  2003 5(2)25-28
83 周成明 李刚 甘草栽培百问百答  中国农业出版社 2005年
84  周成明 张成文  80种常用中草药栽培提取营销 第二版  中国农业出版社  2008年
85.周成明; 许彬; 张金屯; 高文远; 乌拉尔甘草优良品系选育研究(Ⅰ)——4个来源甘草遗传基础的AFLP分析  中草药, 2007年 07期  
 
 
 
                                            (周成明 弓晓杰 许彬 )


  • 上一条: 乌拉尔甘草优良品系选育研究(Ⅱ)

  • 下一条: 北方地区传统中药材种植和中药材市场考察报告(80幅彩图)

  •  
    Copyright 2009-2012  All Rights Reserved 版权所有 北京时珍中草药技术有限公司
    总部基地地址:北京市大兴区黄良路马村 电话:010-61259631;61259886; 13501072627 京ICP备:09013129 公安局备案号:京公网安备110115000260