丹參的雜種優(yōu)勢(shì)研究

何治學(xué)

丹參的雜種優(yōu)勢(shì)研究

何治學(xué)

（西華師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院四川南充637001）

丹參（Bunge）是唇形科鼠尾草屬多年生草本，是我國(guó)傳統(tǒng)中藥材之一，主要分布于中國(guó)山西、河北、四川、安徽、山東等省份。文章通過(guò)山東丹參（母本）與白花丹參（父本）的雜交實(shí)驗(yàn)得到F1雜交后代，并對(duì)雜交F1代在根的農(nóng)藝性狀和根中的主要活性成分含量上的雜種優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析。研究結(jié)果：（1）雜交F1代在主根長(zhǎng)度、主根直徑、鮮根重量等方面普遍優(yōu)于親本；（2）雜交F1代的有效成分含量與母本和父本在隱丹參酮、丹參酮Ⅰ與丹參酮ⅡA的含量上差異顯著。結(jié)論：丹參的雜交F1代與親本相比具有更好的性狀、更優(yōu)質(zhì)的成分含量。

農(nóng)藝性狀；有效成分；雜種優(yōu)勢(shì)；丹參

丹參（Bunge）是雙子葉植物唇形科鼠尾草屬多年生草本植物，根系肥厚，外紅色，內(nèi)白色，肉質(zhì)，葉常為奇數(shù)羽狀復(fù)葉，頂生或腋生為總狀花序或輪傘花序；花冠為紫藍(lán)色，苞片多為披針形，花萼為鐘形，紫色，果實(shí)為堅(jiān)果，黑色，大多為橢圓形，于4月—8月開花。

丹參是我國(guó)傳統(tǒng)的中藥，其干燥的根及根莖主要用于治療心腦血管疾病、慢性腎衰竭、月經(jīng)不調(diào)等[1-2]。丹參療效顯著，藥理作用廣泛，需求量逐年增加。目前，丹參育種方式以引種和選種為主，但由于其表型受環(huán)境的影響較大，從而造成育種效率低、育種進(jìn)程緩慢。選育高產(chǎn)品種是丹參的一個(gè)重要目標(biāo)，但由于產(chǎn)量和有效成分含量等農(nóng)藝性狀都是數(shù)量性狀，其遺傳機(jī)理復(fù)雜，阻礙了育種效率的提高。本研究旨在通過(guò)對(duì)丹參形態(tài)特征的分析、藥用活性成分的測(cè)定，探討丹參的雜種優(yōu)勢(shì)，以期為丹參質(zhì)量性狀和有效成分含量的研究提供理論指導(dǎo)，為丹參高產(chǎn)性狀的潛在利用與遺傳改良奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

本次實(shí)驗(yàn)材料為母本山東丹參（SDDS）、父本白花丹參（BHDS）以及雜交F1代。山東丹參根為圓柱形，莖直立，為四棱柱形，具有槽，多分枝，密被多細(xì)胞長(zhǎng)柔毛；白花丹參根肥厚，莖高400 mm～800 mm。山東丹參具小葉3片～5片，小葉片卵狀披針形，先端漸尖，基部偏斜或楔形，邊緣具有整齊或不整齊鋸齒；白花丹參小葉1片～3片，卵形或橢圓狀卵形，兩面有毛。山東丹參花萼鐘形，長(zhǎng)約10 mm，外面下部被具腺柔毛及短柔毛，花冠紫色，較小，長(zhǎng)15 mm～18 mm[3]；白花丹參花萼白色，有11條脈紋，花冠為白色，長(zhǎng)約20 mm～27 mm。在有效成分含量上，與白花丹參相比，山東丹參的總丹參酮含量要更高，最明顯的是丹酚酸B、隱丹參酮、丹參酮ⅡA的含量差距。由此可見(jiàn)，材料在性狀和有效成分含量上差異顯著，適合用于雜交育種實(shí)驗(yàn)。其中母本山東丹參與父本白花丹參種植于實(shí)驗(yàn)基地中，其生長(zhǎng)趨勢(shì)較好；雜交后代則種植于種植盆之中，具有優(yōu)良的生長(zhǎng)條件，生長(zhǎng)趨勢(shì)良好。

1.2 方法

1.2.1 根條農(nóng)藝性狀統(tǒng)計(jì)

將栽培在種植盆中的雜交F1代丹參按編號(hào)刨土取出，去除小的無(wú)用須根，然后數(shù)出主要根段數(shù)，再用游標(biāo)卡尺量出主要根段的長(zhǎng)度和直徑并算出平均值，放入已編號(hào)的樣品袋中，最后用天平稱量鮮根重。將種于地里的親本丹參挖出，并選取優(yōu)良的根段樣本，然后將剩余的根段重新編號(hào)后種回實(shí)驗(yàn)基地中。

1.2.2 有效成分含量測(cè)定

（1）丹參根段陰干/烘干

2019年12月28日將挑選出的優(yōu)良根段樣本編號(hào)放置袋中后放入烘干箱中5 d～7 d。

（2）丹參根段打粉過(guò)篩

2020年1月2日將烘干箱中的樣本取出，按編號(hào)分別用打粉機(jī)與篩子（40目）對(duì)樣本進(jìn)行打粉過(guò)篩處理，然后分別放入編號(hào)袋中。注意事項(xiàng)：打粉時(shí)要右手拿住打粉機(jī)的蓋子，左手拿握把，斜拿于空中順時(shí)針搖晃。

（3）丹參根段成分提取

2020年1月3日對(duì)編號(hào)袋中的丹參粉進(jìn)行成分提取，用電子天平分別從各個(gè)編號(hào)袋中稱量約0.15 g的丹參粉末3份放入已編好號(hào)的試管中，然后各加入25 mL 80％的乙醇。最后將試管放入超聲波提取器中進(jìn)行2次超聲波提取，每次15 min左右，2次超聲波提取中間間隔3 min～5 min。超聲波是一種頻率在20 khz～50 mhz的機(jī)械波，它需要一個(gè)能量載體來(lái)傳輸。在超聲波傳播過(guò)程中，存在著正壓和負(fù)壓的交替周期。在正相中，壓縮介質(zhì)的分子以增加介質(zhì)的原始密度。在負(fù)相中，介質(zhì)分子稀疏、離散，介質(zhì)密度降低。

注意事項(xiàng)：第一，電子天平稱量每個(gè)樣本時(shí)，取完樣后更換稱量紙，擦凈取量勺，調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)天平；第二，稱量樣品放在稱量紙中心位置；第三，加入乙醇后運(yùn)用食指旋轉(zhuǎn)放氣法定量。

（4）過(guò)濾

用針管及過(guò)濾網(wǎng)對(duì)已進(jìn)行過(guò)超聲波提取的試管進(jìn)行過(guò)濾，每支樣品只取1 mL左右放入液相分析專業(yè)檢測(cè)瓶中。

（5）HPLC測(cè)定含量

高效液相色譜儀系統(tǒng)由儲(chǔ)液器、泵、進(jìn)樣器、柱、檢測(cè)器和記錄器組成。儲(chǔ)層中的流動(dòng)相由高壓泵泵入系統(tǒng)，樣品溶液通過(guò)注射器進(jìn)入流動(dòng)相，然后進(jìn)入色譜柱。由于樣品溶液中各組分在兩相中的分布系數(shù)不同，當(dāng)兩相相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，它們被重復(fù)吸附，在解吸分布過(guò)程中，各組分在運(yùn)動(dòng)速度上存在較大差異，被分離成一個(gè)個(gè)單獨(dú)的組件，然后依次從柱中流出。當(dāng)它通過(guò)檢測(cè)器時(shí)，樣品濃度被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并傳輸?shù)接涗浧魃希瑪?shù)據(jù)以圖形的形式被打印出來(lái)[4]。將放有樣品的檢測(cè)瓶按順序放入超高效液相色譜檢測(cè)器中檢測(cè)樣品中各成分的含量，其中，超高效液相色譜檢測(cè)器的優(yōu)點(diǎn)包括高分離度、高速度、高靈敏度、方法轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)便、易于質(zhì)譜串聯(lián)。

其技術(shù)特點(diǎn)：第一，新型色譜填料及可填裝技術(shù)；第二，超高壓的輸液泵的使用；第三，高速采樣的靈敏檢測(cè)器；第四，使用低擴(kuò)散、低交叉污染自動(dòng)進(jìn)樣器；第五，儀器整體系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

注意事項(xiàng)：第一，流動(dòng)相為過(guò)濾后的水和乙腈；第二，樣品要按順序放置以及洗針的甲醇放在100號(hào)的位置；第三，先檢查檢測(cè)器；第四，選擇方法“DANSHEN2019.M”并核對(duì)洗脫參數(shù)；第五，加流動(dòng)相大于等于1 L，系統(tǒng)修改參數(shù)為“1.00”（超出實(shí)際需要的量）；第六，換柱子/流動(dòng)相后要沖洗約5 min；第七，接柱前流動(dòng)相更改為B（100％）沖洗1 min以免柱子進(jìn)水損壞。

1.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

運(yùn)用Excel軟件來(lái)記錄與分析比較數(shù)據(jù)，運(yùn)用到的主要公式：（1）中親優(yōu)勢(shì)（Hm）和中親優(yōu)勢(shì)率（RHm）可以用來(lái)表示雜種優(yōu)勢(shì)，每個(gè)性狀用平均值分別計(jì)算中親值（mid-parentsvalue, MPV）、中親優(yōu)勢(shì)、中親優(yōu)勢(shì)率。首先中親值是指父、母本某一性狀的平均值；其次中親優(yōu)勢(shì)是指雜種F1代平均值（Fm）與中親值的差值，即Hm=Fm-MPV；中親優(yōu)勢(shì)率是指中親優(yōu)勢(shì)與中親值的比值，即RHm=[(Fm-MPV)/MPV]×100％。（2）丹參各有效成分的含量（mg/g）=該有效成分峰面積×25/該丹參質(zhì)量。

1.2.4 含水量測(cè)量

為保證有效成分?jǐn)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。將打粉過(guò)篩編號(hào)的剩余樣品各稱量約0.2 g的粉末1份，并按對(duì)應(yīng)編號(hào)放入樣品盛放瓶中，再將盛放瓶放入干燥箱中靜置4 h～5 h后取出稱量重量，然后第二次放入干燥箱0.5 h再取出稱量，之后第三次放入干燥箱0.5 h再取出稱量。

2 結(jié)果與分析

2.1 根條農(nóng)藝性狀比較

根據(jù)表1～表4的結(jié)果，通過(guò)將雜交后代各項(xiàng)生物性狀的均值同雙親比較，在主根的根條數(shù)上，雜交后代優(yōu)于母本與父本，由中親優(yōu)勢(shì)的計(jì)算結(jié)果可知其優(yōu)勢(shì)非常明顯，中親優(yōu)勢(shì)率高達(dá)119.07％。在主根的根長(zhǎng)度上雜交后代均劣勢(shì)于親本，又由中親優(yōu)勢(shì)率計(jì)算結(jié)果可知，雜交后代對(duì)于親本并無(wú)雜種優(yōu)勢(shì)，中親優(yōu)勢(shì)率為負(fù)值。在主根的直徑上，雜交后代都優(yōu)于母本與父本，由中親優(yōu)勢(shì)的計(jì)算結(jié)果可知，雜交后代雜交優(yōu)勢(shì)明顯，中親優(yōu)勢(shì)率達(dá)到31.47％。在主要根的鮮重上，雜交后代優(yōu)于母本，由中親優(yōu)勢(shì)的計(jì)算結(jié)果可以看出其優(yōu)勢(shì)并不明顯，中親優(yōu)勢(shì)率僅為9.80％。丹參的雜種優(yōu)勢(shì)非常普遍，它可以提高丹參的有效成分含量和質(zhì)量。少數(shù)雜交后代對(duì)逆境具有較好的適應(yīng)能力，其正向雜種優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)優(yōu)良[5]。丹參根產(chǎn)量雜種優(yōu)勢(shì)的遺傳基礎(chǔ)非常復(fù)雜，通過(guò)合理選擇雙親可以有效地獲得較好的根產(chǎn)量雜種優(yōu)勢(shì)。

表1BHDS（父本）根條性狀測(cè)量結(jié)果

樣品主根條數(shù)主根長(zhǎng)度/mm主根直徑/mm鮮重/kg BHDS1558～1608.57～23.790.30 212145～1959.61～15.910.27 38175～2708.81～15.430.26 44170～2358.99～24.740.29 55170～2008.34～18.230.28 均值717413.60.28

表2SDDS（母本）根條性狀測(cè)量結(jié)果

樣品主根條數(shù)主根長(zhǎng)度/mm主根直徑/mm鮮重/kg SDDS118240～2955.95～13.810.13 214170～2206.94～16.260.23 318215～2356.74～16.110.33 430180～2306.90～7.520.20 523200～2059.12～13.910.26 均值212169.60.23

表3SDDS×BHDS的F根條性狀測(cè)量結(jié)果

樣品主根條數(shù)主根長(zhǎng)度/mm主根直徑/mm鮮重/kg SDXBH 12389.417.270.24 SDXBH 23094.215.280.26 SDXBH 34587.813.750.34 SDXBH 428101.010.550.18 SDXBH 527137.818.620.36 SDXBH 63188.416.040.29 均值30.6799.815.250.28

表4SDDS×BHDS雜交F性狀的雜種優(yōu)勢(shì)

性狀SDDSBHDS中親值中親優(yōu)勢(shì)中親優(yōu)勢(shì)率 主根條數(shù)/條2171416.67119.07％ 主根長(zhǎng)度/mm216174195-95.2-48.82％ 主根直徑/mm9.613.611.63.6531.47％ 主根鮮重/kg0.230.280.2550.0259.80％

2.2 藥用活性成分比較

通過(guò)表格對(duì)比方式對(duì)親本與雜交后代的有效成分含量進(jìn)行比較，可知雜交后代的有效成分總丹參酮的含量與母本和父本差異較大。尤為突出的是隱丹參酮、丹參酮Ⅰ與丹參酮ⅡA的含量，其中母本分別為2.19 mg/g、0.51 mg/g、2.27 mg/g，父本分別為0.71 mg/g、0.34 mg/g、1.76 mg/g，雜交后代分別為2.11 mg/g、0.78 mg/g、2.86 mg/g，可見(jiàn)在隱丹參酮、丹參酮Ⅰ與丹參酮ⅡA的含量上，雜交后代對(duì)于兩親本有著優(yōu)良的雜種優(yōu)勢(shì)。而在迷迭香酸與丹酚酸B的含量上，雜交后代僅分別含1.5 mg/g、36.19 mg/g，母本分別含2.26 mg/g、64.67 mg/g，父本分別含2.19 mg/g，54.58 mg/g，在迷迭香酸與丹酚酸B含量上雜交后代明顯劣于母本與父本。同時(shí)，在丹酚酸A的含量上雜交后代與親本無(wú)明顯差異。

3 結(jié)論

雜種優(yōu)勢(shì)的形成機(jī)理復(fù)雜，目前還沒(méi)有得到非常清晰的闡述[6]。本實(shí)驗(yàn)對(duì)丹參在生物性狀和有效成分含量上進(jìn)行了雜交比較的嘗試，為加快丹參高產(chǎn)品系的遺傳改良進(jìn)程和新品種培育提供了重要依據(jù)[7]。由于丹參屬于異花授粉植物，其遺傳基礎(chǔ)是高度雜合型，親本間的異質(zhì)性在很大程度上決定了雜種優(yōu)勢(shì)。雜種優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)的程度常因不同雜交組合而異，而選擇遺傳差異大的親本進(jìn)行雜交，其雜交后代才能產(chǎn)生較強(qiáng)的雜種優(yōu)勢(shì)[8-11]。

由上述研究結(jié)果可知：（1）雜交后代對(duì)于親本在性狀上存在較大的雜種優(yōu)勢(shì)，在主根條數(shù)的比較上雜交后代全優(yōu)于父本；在主根平均直徑的比較上雜交后代優(yōu)于親本；在鮮重的比較上雜交后代優(yōu)于母本。（2）雜交后代的藥用活性成分總丹參酮含量?jī)?yōu)于親本，雜交后代有著更好的品種質(zhì)量。因此山東丹參與白花丹參的雜交后代有著較為明顯的雜種優(yōu)勢(shì)，可通過(guò)雜交培育出更加優(yōu)良的丹參品種?？傊?，研究丹參性狀和有效成分的含量的雜交遺傳機(jī)制，將為丹參育種提供重要的遺傳信息，并能有效地指導(dǎo)相關(guān)性狀和有效成分的改良，為進(jìn)一步挖掘優(yōu)良丹參品種奠定重要基礎(chǔ)，從而加快丹參育種進(jìn)程。

[1]關(guān)昕,吳立軍,解黎雯.丹參現(xiàn)代研究概況[J].實(shí)用中醫(yī)藥雜志,2005(7):445-446.

[2]國(guó)家藥典委員會(huì).中華人民共和國(guó)藥典[M].北京:中國(guó)醫(yī)藥科技出版社,2015.

[3]李建秀,周鳳琴,張照榮.山東藥用植物志[M].西安:西安交通大學(xué)出版社,2013.

[4]陳康.高效液相色譜儀基本結(jié)構(gòu)及使用[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備,2009,24(1):37-39.

[5]艾辛,蔣建雄,陳智勇,等.荻和南荻雜交種F1群體主要農(nóng)藝性狀的雜種優(yōu)勢(shì)?遺傳及相關(guān)性分析[J].草業(yè)學(xué)報(bào),2017(2):111-122.

[6]BIRCHLER J A,YAO H,CHUDALAYAND S.Unraveling the genetic basis of hybrid vigor[J].PNAS,2006,103(35):12981-12986.

[7]王晨,李佳,張永清.丹參種質(zhì)資源與優(yōu)良品種選育研究進(jìn)展[J].中國(guó)現(xiàn)代中藥,2012,14(4):37-42.

[8]陳四龍,李玉榮,程增書,等.花生含油量雜種優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)及主基因+多基因遺傳效應(yīng)分析[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2009(9):3048-3057.

[9]張琳,郭麗麗,郭大龍,等.牡丹雜交F1代性狀分離規(guī)律及混合遺傳分析[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2018(6):51-60.

[10]馮園園,柳美華,張晶,等.丹參產(chǎn)量性狀雜種優(yōu)勢(shì)與混合遺傳分析[J].中藥材,2019,42(7):1466-1470.

[11]徐昭璽.利用雜交方法獲得南歐丹參(L.)新品種st.llieva[J].中藥材科技,1981(2):46.

10.3969/j.issn.2095-1205.2022.05.04

S567.53

A

2095-1205(2022)05-10-03

何治學(xué)（1997- ），男，漢族，四川宜賓人，碩士研究生在讀，研究方向?yàn)榱謱W(xué)、水土保持與荒漠化防治。