談種質(zhì)在中藥資源開發(fā)中的意義△

孟祥才，曹伍林，宋琦，王喜軍

(黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150040)

談種質(zhì)在中藥資源開發(fā)中的意義△

孟祥才*，曹伍林，宋琦，王喜軍

(黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150040)

栽培藥材已成為商品的主要來源。本文從種質(zhì)對中藥材質(zhì)量和產(chǎn)量的影響進行分析，提出了中藥材栽培品種選育的重要性，并對未來發(fā)展提出建議。

種質(zhì)；育種；栽培；質(zhì)量；產(chǎn)量

環(huán)境和種質(zhì)是藥材質(zhì)量形成的基本因素，優(yōu)質(zhì)藥材是通過一定的生產(chǎn)區(qū)域所體現(xiàn)，而且我國古代就對環(huán)境與藥材質(zhì)量的關(guān)系就有明確地認識，雖然我國2003年頒布的《中藥材質(zhì)量管理規(guī)范》中明確表明了種質(zhì)在中藥材生產(chǎn)中的地位，但在對藥材質(zhì)量形成的論述中，人們往往只注重地理環(huán)境，而忽視了種質(zhì)對優(yōu)質(zhì)藥材形成的影響。對中國cnki中國知網(wǎng)1989年～2010年20余年的醫(yī)藥衛(wèi)生數(shù)據(jù)庫進行檢索，得到1 000余篇關(guān)于不同產(chǎn)地對藥材質(zhì)量的影響文章，研究基本是通過對不同產(chǎn)地藥材的質(zhì)量進行分析比較來確定了藥材的最佳產(chǎn)地，忽略了種質(zhì)對藥材質(zhì)量形成的作用。藥材的優(yōu)良品種是內(nèi)因，藥材GAP生產(chǎn)規(guī)程是外因，外因只有通過內(nèi)因才能起作用[1]。種質(zhì)資源是提高中藥材質(zhì)量的關(guān)鍵和源頭，其優(yōu)劣對中藥的產(chǎn)量和質(zhì)量有決定性的作用，關(guān)系到藥用植物的確切療效和療效的重現(xiàn)性，進而直接影響到中藥制劑的質(zhì)量。而現(xiàn)在越來越多中藥材種類和數(shù)量依靠栽培，成為商品的主要來源[2]，藥材種植面積已由20世紀50年代初的40萬hm2發(fā)展到2010年933萬hm2以上[3]，其種質(zhì)問題應(yīng)引起廣大中醫(yī)藥工作者的重視。

1 種質(zhì)是中藥材質(zhì)量和產(chǎn)量形成的物質(zhì)基礎(chǔ)

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對社會最大貢獻領(lǐng)域莫過于遺傳育種。在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中所涉及的各種農(nóng)作物都是經(jīng)過幾千年，甚至上萬年的培育而形成的栽培種，經(jīng)過長時間的選育，所表現(xiàn)出來的各種性狀都與原始祖先表現(xiàn)出巨大差異，最突出的表現(xiàn)是商品的質(zhì)量、產(chǎn)量和植物的抗病能力。

1.1 種質(zhì)對中藥材質(zhì)量的影響

隨著天然藥物開發(fā)的不斷深入，中藥材的不同種質(zhì)對有效成分影響越來越為人們所關(guān)注。同一條件生長的4年的甘草屬5個種的甘草酸含量存在顯著差異，其中以烏拉爾甘草含量最高，達8.44％，其次是脹果甘草、光果甘草，而刺毛甘草和刺果甘草含量甚微，僅為2.79％和0.20％[4]。烏拉爾甘草分布范圍廣泛，種內(nèi)也存在豐富的變異，不同類型之間甘草酸含量相差2.6倍以上[5]。在栽培人參的諸多變異類型中，以長脖、圓膀圓蘆和二馬牙的根形好而聞名，不同種質(zhì)資源的皂苷含量和組成存在明顯差異，其中，總皂苷含量以集安長脖參最高為6.68％，桓仁竹節(jié)參最低為4.82％；人參二醇組皂苷含量以左家黃果參最高為3.16％，竹節(jié)參最低1.64％；人參三醇組皂苷含量也以左家黃果參最高為1.07％，撫松二馬牙參最低為0.67％[6]。在長白山區(qū)發(fā)現(xiàn)了粉紅色的五味子變種，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)果實的藥用成分含量明顯高于正種。無論是種間還是種內(nèi)，其實質(zhì)都是不同遺傳物質(zhì)的種質(zhì)。

1.2 種質(zhì)對中藥材產(chǎn)量的影響

很多藥材具有多個基源物種，導(dǎo)致基源較多主要由以下幾個原因：一是各種間藥材質(zhì)量差異不大，或用現(xiàn)代手段難以評價優(yōu)劣；二是地方習(xí)用差異；三是各基源的產(chǎn)量和質(zhì)量不同，優(yōu)質(zhì)的基源不能滿足市場需求。但這些藥材中市場主流種類往往均是產(chǎn)量或資源量較大的種類。如果多基源藥材的某一物種質(zhì)量佳，而且資源量大(或栽培產(chǎn)量高)，那么其它基源肯定被歷史所淘汰；如果某一物種質(zhì)量佳，而且資源量小(或栽培產(chǎn)量低)，那么它可能就不會滿足醫(yī)療市場的需要，必須有其它基源所補充而成為主流品種，如質(zhì)量最佳的黃連為“雅連”，市場主導(dǎo)品種則為“味連”，等等。

對于同一生物種類，不同品種或類型的產(chǎn)量也有很大的差異。選育的青蒿新品種不僅比野生青蒿中青蒿素質(zhì)量分數(shù)提高0.2％以上，而且干葉產(chǎn)量達3 000kg.hm-2，較野生青蒿增產(chǎn)10％以上[7]。在丹參培育方面，已經(jīng)培育出江蘇丹參、安徽丹參和陜西丹參不同地區(qū)類型丹參的多倍體優(yōu)良品種，培育出的丹參優(yōu)良品種和原品種類型對比，不僅有效化學(xué)成分提高了50～80％，產(chǎn)量也提高了50％，同樣，培育出的黃芩新品種黃芩苷含量提高30％，產(chǎn)量提高80％[1]。山東平邑縣是金銀花主產(chǎn)地，經(jīng)過十幾年培育的金銀花新品種“九豐一號”，不僅有效成分綠原酸和木犀草苷含量提高，花大易采收，節(jié)約成產(chǎn)成本，而且產(chǎn)量提高50％以上[8]。這些高產(chǎn)新品種的培育，不僅僅是通過產(chǎn)量提高促進目前地方經(jīng)濟的發(fā)展，更重要的是新品種的培育是功在當代，利在當代和千秋的長遠成果，以此保證了中藥資源的穩(wěn)定供應(yīng)。

沒有一定量的中藥材，中醫(yī)就難以發(fā)展，所以資源量(或栽培的產(chǎn)量)是影響中醫(yī)藥發(fā)展的基本因素。道地藥材的一個重要特點是能夠長期地穩(wěn)定地影響市場需求，也就是說至少在某一時期具有一定的數(shù)量。在我國道地藥材主產(chǎn)區(qū)的形成中藥材量是最重要因素之一，單位面積的產(chǎn)量對栽培主產(chǎn)區(qū)的形成發(fā)揮重要的作用[9]。

2 種質(zhì)資源的歷史與現(xiàn)狀

2.1 中藥材基源不清

分類不清，易造成用藥混亂，藥材質(zhì)量無法全面保證，劣種質(zhì)的藥材無法實現(xiàn)治療效力的最大化，必須做好中藥材品種分類問題。在我國本草記載中，品種記載較為混亂，如白及包括白及屬的白及和百合科黃精屬植物[10]；白篙在不同歷史時期曾包含艾、艾鄰近種、大籽筒等[11]；白芍原植物除芍藥外，尚有毛果芍藥及多種變種[12]；白芷來源當歸屬白芷或與白芷極為相近似的植物及其以后獨活屬糙葉獨活[13]；木通包括木通科木通和馬兜鈴科關(guān)木通[14]；漢、木防己品種不清；“豺節(jié)”、“豺漆”究竟為何種五加現(xiàn)在仍難以澄清；等等。古代除藥材基源不同外，其同名異物的現(xiàn)象十分普遍，最終引起中藥品種分類混亂，造成這種混亂的原因主要是沒有科學(xué)的分類系統(tǒng)，僅靠文字描述難以區(qū)分一些地上部分相似的植物(特別是同屬植物)。瑞典植物學(xué)家林奈在1735年出版的《自然系統(tǒng)》中首先提出了植物分類的“雙名法”，促進了植物學(xué)的發(fā)展，奠基了近代植物分類學(xué)，可區(qū)分不同物種，古代但很多藥材由于描述過于簡單，現(xiàn)在仍難以澄清古代藥材的藥用來源問題。但是，現(xiàn)代科技的發(fā)展，從化學(xué)、藥理等角度已基本確定了藥材的正確來源，但仍然存在藥材多基源、種質(zhì)繁雜等現(xiàn)象，優(yōu)勢種不突出，藥材質(zhì)量不穩(wěn)。

2.2 引種栽培后藥材基源主流物種改變導(dǎo)致藥材質(zhì)量下降

龍膽藥材有多種基源，其中條葉龍膽Gentiana manshurica質(zhì)量最佳，20世紀70年代前一直是商品主流，但其主要分布在平原地帶，易于采挖，但近幾年基本退出市場[15]，而質(zhì)量較劣滇龍膽G.rigescens成為主流。同樣原有的大葉秦艽G.macropylla、杭麥冬 Ophiopogon japonicus、蒙古黃芪A.membranaceus var.mongholicus、川貝母等優(yōu)質(zhì)基源所產(chǎn)藥材的比例越來越小，而粗莖秦艽Gentiana crassicaulis、湖 北 麥 冬 Liriope spicata var.prolifera、膜莢黃芪 Astragalusmembranaceus、平貝母Fritillaria ussuriensis等基源物種盡管所產(chǎn)藥材質(zhì)量較差，但在市場占有的比例逐漸增大。造成主流品種發(fā)生改變的主要原因是野生資源的枯竭而使栽培成為商品來源的主要渠道。在栽培上原作為主流種類的優(yōu)質(zhì)基源產(chǎn)量較低，藥材生產(chǎn)成本較高，在市場競爭中處于劣勢。

2.3 品種選育落后

野生藥用植物具有豐富的遺傳多樣性。中藥材生態(tài)變異與生態(tài)型的分化和形成是物種種內(nèi)對不同環(huán)境生態(tài)條件長期適應(yīng)與自然選擇，在形態(tài)、生理、生化上表現(xiàn)出差異的結(jié)果。這種種內(nèi)變異是中藥材品質(zhì)優(yōu)劣和療效差異的實質(zhì)[16]。以 ISSR、SCAR、RAPD、AFLP和ITS為檢索詞，通過對1990年～2010年20年內(nèi)CNKI數(shù)據(jù)庫中“本草”和“中藥材”數(shù)據(jù)庫的篇名進行檢索，采用ISSR(42篇)、SCAR(3篇)、RAPD(118篇)、AFLP(17篇)、ITS(439篇)等技術(shù)分析證明許多分布較廣的藥用植物種群間明顯存在遺傳上的差異，遺傳多樣性豐富，是藥材品種選育的寶貴財富。本世紀初，國家也投入了一定量資金對我國中藥材種質(zhì)資源進行收集，為中藥材的育種奠定了良好基礎(chǔ)。

作為栽培植物，隨著植物生長環(huán)境改變和人們有意或無意的人工選擇，必然會使群體的遺傳物質(zhì)改變，最終有別于野生植物，如菊花、人參、延胡索、地黃等。目前，全國栽培藥材種類已近300種，其中大部分為資源減少的品種[2]，栽培歷史不足百年。育種工作周期長、困難大，依靠有意或無意的人工選擇需要漫長的時期，不適應(yīng)現(xiàn)代迅猛發(fā)展的栽培規(guī)模，現(xiàn)實中藥材育種工作進程緩慢，嚴重制約了中藥材栽培的發(fā)展，應(yīng)采用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)加快品種選育。

3 新品種選育前景及建議

3.1 加強大宗藥材優(yōu)良品種選育

遺傳育種對農(nóng)業(yè)的貢獻無比巨大，現(xiàn)在所種植的作物品種與祖先相比，無論是在產(chǎn)量上還是質(zhì)量長均產(chǎn)生巨大的變化。川芎是我國傳統(tǒng)大宗中藥材，然而卻沒有野生的川芎，對其本草進行考證，認為其可能來源于藁本，經(jīng)過長久栽培演化而形成一味藥材種類[17]。白芷和牛膝的野生種的根不能作中藥白芷和牛膝用[18]，一方面說明栽培環(huán)境對藥材質(zhì)量產(chǎn)生影響，更重要的是在長期的栽培過程中，經(jīng)過多代選育物種的遺傳結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，形成了更符合臨床需要的遺傳特性。元胡的原植物野生于東北等地[19]，在浙江長期栽培后，形成了特有的變種Corydalis turtschaninovii Bess.f.yanhusuo Y.H.Chou et C.C.Hsii后成為商品的基本來源。這些都顯示了中藥材品種選育對中藥材質(zhì)量的影響。近幾年，在丹參、黃芩、柴胡、桔梗、金銀花等藥材育種工作中已取得可喜的成績，丹參、黃芩、金銀花可提高產(chǎn)量50～80％[1]，顯示了藥用植物育種工作的潛力。

我國中藥材生產(chǎn)長期處于自由發(fā)展的狀態(tài)，規(guī)模相對較小，良種選育工作基本上處于空白。種質(zhì)是影響栽培藥材產(chǎn)量的重要因素，藥用植物的育種工作在中藥資源方面將發(fā)揮重大作用。傳統(tǒng)農(nóng)作物有幾千年的栽培歷史，品種不斷更新，產(chǎn)量不斷接近極限，因此增產(chǎn)幅度也較小，而對于絕大多數(shù)藥用植物，僅處于野生種質(zhì)資源的栽培成活階段，育種增產(chǎn)效果將是巨大的。根據(jù)目前狀況，對于多數(shù)藥用植物來說任重道遠，同時也蘊含著育種對提高藥材質(zhì)量和產(chǎn)量的巨大潛力。

藥用植物良種選育工作可大體分為兩大部分，即“選種”和“育種”。其中，“選種”主要的任務(wù)是對現(xiàn)有種質(zhì)資源進行綜合評價，從中選出具有不同優(yōu)良特性的優(yōu)良種質(zhì)加以利用，是很多處于栽培初期的藥用植物進行品種改良的首要手段。在現(xiàn)有的栽培藥用植物中，特別是引種栽培歷史較短的藥材中，遺傳多樣性非常豐富，經(jīng)過幾代選種就可能得到非常好的效果。在選種實踐中主要考慮三個方面：①高產(chǎn)性狀。如條葉龍膽葉片較窄，為低產(chǎn)性狀，但在野生龍膽中具有寬葉類型[20]。②優(yōu)質(zhì)類型。對藥用植物來說，不同個體中的活性成分含量是不同的，如云南貢山縣丙中洛鄉(xiāng)不同個體間(n＝10)云黃連根莖生物堿的含量為7～13％[21]，三七不同個體間(n＝23)R1含量0.48～3.53％(RSD＝62％)、Rg1為2.19～6.93％(RSD＝139％)、Re為0.25～0.96％(RSD＝19％)、Rb1為1.42～5.14％(RSD＝107％)、Rd為0.20～1.10％(RSD＝23％)，而且不同植株各成分的比例也存在較大差異[22]，這表明了種質(zhì)多樣性，為優(yōu)質(zhì)種藥材的育種提供了豐富基礎(chǔ)材料。成分通常是多基因控制的，遵循著數(shù)量遺傳的規(guī)律，通過世代選種，可提高活性成分含量。③抗病品種選育。野生變家種后，原有的生態(tài)環(huán)境發(fā)生改變，生物群落單一，易導(dǎo)致病害發(fā)生。如野生粗糙龍膽生長在林緣或林隙，光照相對較弱，而在全光大田栽培，土壤裸露，病害十分嚴重，即使采用嚴格的預(yù)防措施也幾乎普遍發(fā)生，是制約栽培生產(chǎn)的主要因素。病害不僅降低光合作用，降低產(chǎn)量，而且又會增加生產(chǎn)病害防治成本，藥材質(zhì)量也降低。因此抗病育種具有高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的雙重作用。

3.2 多基源種類的定向育種

影響藥材的質(zhì)量的因素是多方面的，因此藥材的質(zhì)量也是不穩(wěn)定的，存在一種連續(xù)的數(shù)量變化，在此變化范圍內(nèi)，有很多物種符合藥用要求，也就出現(xiàn)有些藥材基源種類較多的現(xiàn)象。從多基源中選擇出最具優(yōu)勢物種進行改良，強化優(yōu)勢，彌補不足，通過定向育種實現(xiàn)多基源藥材質(zhì)量標準的提高及藥材產(chǎn)量的提高，為實現(xiàn)一藥一基源奠定基礎(chǔ)，從而實現(xiàn)藥材的質(zhì)量穩(wěn)定。

3.3 道地中藥材應(yīng)實行基源品種的認證

由于中藥材成分復(fù)雜，難以采用一種或一類成分精確定量評價藥材的質(zhì)量，目前可進行明確的“真與偽”的定位，但“優(yōu)與劣”兩個評價指標較為含糊，難以評價，因此很多經(jīng)銷商或成藥的生產(chǎn)廠家為降低生產(chǎn)成本，僅采用“真與偽”作為經(jīng)營主線。在中藥材商品流通與采供中，“一等藥材都出口，二等藥材進藥店，三等藥材進藥廠”似乎已成為一種基本的態(tài)勢[23]，道地的優(yōu)質(zhì)藥材被淡化，特別是道地藥材的優(yōu)質(zhì)基源被嚴重淡化，優(yōu)質(zhì)基源的中藥材價格偏低(杭麥冬、條葉龍膽等)，無疑會對我國中醫(yī)藥的發(fā)展產(chǎn)生不良影響。優(yōu)良的品種或基源得不到應(yīng)有的重視，人們不愿進行優(yōu)良品種的選育和推廣，阻礙了藥材整體質(zhì)量的提高。種質(zhì)是道地藥材質(zhì)量形成的基本要素，道地藥材不能泛指所有基源物種，應(yīng)明確具體物種(甚至品種)。實施道地中藥材基源品種的認證可為藥材優(yōu)質(zhì)品種樹立一個良好品牌，增加社會對中藥材品種的認知度，以便通過經(jīng)濟手段促進優(yōu)良種質(zhì)的推廣，從而可以推動中藥材育種工作發(fā)展。

[1]高山林.提高中藥材質(zhì)量和產(chǎn)量的思路和實踐[J].世界科學(xué)技術(shù) -中醫(yī)藥現(xiàn)代化，2006，8(1)79.

[2]中國藥材公司編著.中國中藥資源[M].北京：科學(xué)出版社，1995：154.

[3]黃璐琦，彭華勝，肖培根.中藥資源發(fā)展的趨勢探討[J].中國中藥雜志，2011，36(1)：1.

[4]張繼，楊永利.相同條件下的5種甘草中甘草酸含量的比較研究[J].西北植物學(xué)報，1997，17(6)：111.

[5]王文全.烏拉爾甘草生態(tài)學(xué)特性及生態(tài)環(huán)境對藥材質(zhì)量影響的研究[D].北京林業(yè)大學(xué)博士論文，2000.

[6]董萬超，孫先，劉春華，等.中國長白山人參種質(zhì)資源皂苷的比較研究[J].基層中藥雜志，2001，15(2)：3.

[7]李隆云，吳葉寬，馬 鵬，等.青蒿新品種“渝青1號”的選育及其示范推廣[J].中國中藥雜志，2010，35(19)：2516.

[8]刑艷霞.四倍體金銀花新品種九豐一號選育研究[J].農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化，2006，(1)44.

[9]孟祥才，黃璐琦，陳士林，等.論中藥材栽培主產(chǎn)區(qū)的形成因素及栽培區(qū)劃[J].中國中藥雜志，2012，37(22)：1687.

[10]孫樂樂，楊永紅，劉軍凱，等.白及的本草考證[J].中藥材，2010，33(12)：1965.

[11]梅全喜 .白篙的本草考證[J].中藥材，1995，18(11)：584.

[12]李雪蓮，來平凡.白芍品種的本草學(xué)研究及現(xiàn)代實驗研究[J].亞太傳統(tǒng)醫(yī)藥，2008，4(5)：36.

[13]王夢月，賈敏如.白芷本草考證[J].中藥材，1995，27(5)：382.

[14]萬德光，國錦琳.川木通的本草考證及道地性考證[J].時珍國醫(yī)國藥，2007，18(11)2696

[15]孟祥才，孫暉，韓 瑩，等.條葉龍膽藥材資源變化及未來發(fā)展建議[J].中國現(xiàn)代中藥2011，13(2)：10.

[16]黃林芳，付 娟，陳士林.中藥材生態(tài)變異的學(xué)術(shù)探討[J].中草藥，2012，43(7)：1249.

[17]單鋒，郝近大.川芎(芎藭)的本草源流考[J].中國中藥雜志，2011，36(16)2306.

[18]胡世林.道地藥材與中藥標準化[J].亞太傳統(tǒng)醫(yī)藥，2005，(1)：39.

[19]武建國，辛振聲.延胡索(元胡)源考[J].中藥通報，1987，12(12)：9

[20]關(guān)旸，王臣，李業(yè)欣，等.栽培條葉龍膽根中龍膽苦苷含量差異的研究[J].植物研究，2004，24(2)184.

[21]石瑤，田浩，張金渝，等.云黃連不同部位生物量及生物堿含量個體差異初探[J].云南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2011，33(1)：83.

[22]游建軍，龍莉，王東，等.三七不同單株的皂苷成分比較分析[J].云南中醫(yī)學(xué)院學(xué)報，2009，32(4)10.

[23]肖小河，王伽伯，鄢丹，等.“道地綜合指數(shù)”的構(gòu)建及其應(yīng)用價值[J].中國中藥雜志，2012，37(11)：15.

Discussion on Significance of Germ plasm for Chinese Herbal M edicine Resources Development

MENG Xiang-cai，CAOWu-lin，SONG qi，WANG Xi-jun
Heilongjiang University of Chinese Medicine，Harbin 150040，China

The cultivated Chinese Herbalmedicine(CHM)became the main sources of CHM goods.This paper analyzed the impact of germplasm on the quality and yield of CHM，proposed the importance ofmedicinal plant breeding，and suggestion for its development.

Germplasm；Breeding；Cultivation；Quality；Output

2012-09-14)

黑龍江省科學(xué)技術(shù)研究項目(GZ10C105)

*[通訊作者]孟祥才，mengxiangcai000＠163.com