药用植物的选种及良种繁育是什么?
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发布时间：2022-05-13 10:39
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时间：2023-10-08 18:41
一、药用植物育种的意义
药用植物栽培属农业的范畴，生产技术越向高阶段发展，育种工作越显得重要。实践证明，在相同的自然条件下，良种一般可增产30—40%，优良杂交种的产量甚至成倍增长。
我国药用植物育种虽然还处于初级阶段，但从已育成的品种看，增产作用是明显的，如杭州药物试验场培育出浙贝新品种新岭1号，较原来的普通种增产11%。对元胡经过选育得到新品种大叶元胡，比农家种增产10%以上。中国医学科学院药用植物资源开发研究所采用地黄的两个品种新状元和武陟1号杂交培育出北京1号和北京2号。1966年在一般肥力的土地上进行品比试验，以在北京表现最好的农家品种小黑英为对照，北京1号和北京2号，分别比对照增产95%和175%。江苏省海门县曾用薄荷的二个品系687和409，用无性和有性杂交系统选育法，1975年育成薄荷新品种海香1号，兼有亲本生长旺盛、品质良好的优点，鲜草亩产3000kg，精油薄荷脑含量达85%以上。吉林省辉南县参场，于1973年将人参大马牙选纯，在4000m2面积上，每平方米平均单产1.55kg，比混杂群体增产19.2%。四川省中药研究所选出的乌头良种川药1号，其乌头产量比对照增产51.6%，附子产量比对照增产33.2%。
上述实例说明选育优良品种对提高产量和质量具有明显的效果。
二、药用植物育种的特点
（一）药用植物品种和类型之间差异较大
我国土地辽阔，药用植物资源丰富，通过全国普查，已鉴定的药用植物种数超过5000种，其中栽培的不下200种，许多重要种类在长期栽培过程中培育出了一些农家品种和类型。例如人参有大马牙、二马牙、长脖、圆膀圆芦等；地黄有金状元、白状元、小黑英、大青英、邢疙瘩、四支毛等；浙贝母有宽叶型、狭叶型、竹叶型、小三子等；附子有南瓜叶、丝瓜叶和花叶子等。
药用植物的不同品种和类型差异是很大的。据在吉林省集安一参场调查，三年生人参苗单株平均根重，大马牙为13.5g，二马牙为8g，长脖为3.5g。同是二马牙，植株或株系间差异也很大，将二马牙100个单株分别采种，播于北京完全相同的条件下，三年生按株系收获，分别统计株系的平均单株重，结果最好的9.5g，最差的仅0.8g。毛花洋地黄一年生有效成分地高辛（甙C）含量最高达0.3%，最低的仅0.03%，相差10倍。
上述药用植物农家品种类型多样，品质各异，为选育新品种提供了丰富的原始材料和物质基础。
（二）药用植物育种起步较晚，需要做大量的基础研究
栽培药用植物因年限尚短，基础研究还很薄弱，目前基本上停留于农家品种的水平，需要进行品种资源的调查收集比较以及细胞学、遗传学等大量的基础研究工作。通过收集比较以后，有的品种可直接应用于生产。例如，四川中药研究所从广东省徐闻县引入长萼栝楼（Trichosanthes sinopunctata C.Y.Cheng et C.H.Yueh）与糖栝楼及本地栝楼比较，其鲜根产量长萼栝楼是糖栝楼的6.5倍，是本地栝楼的18.8倍。
（三）药用植物种类多，生长周期长
药用植物的重要种类大部分为多年生，从播种到收获需要较长时间，如人参、黄连需6年，山茱萸、杜仲等需5—10年，这给育种工作带来困难，若按常规方法至少需要15—20年，甚至更长。因此，如何缩短多年生药用植物的育种年限是急待解决的课题。应及早使用组织培养、快速繁殖、单倍体育种及突变体筛选等新技术新方法，为找到缩短育种年限的新途径而努力。
（四）药用植物育种程序较复杂
药用植物育种不仅要考虑产量，而且要考虑有效成分含量的变异与高低。例如西洋参和人参的总皂甙均不显示溶血活性（不能使血液中的红血球发生破坏作用），但是人参与西洋参的杂交种，其参根的总皂甙含量降低，且有较强的溶血活性。因此，在育种时，不仅要鉴定药材的产量和性状，而且要分析其有效成分含量，甚至做药理测定和临床试验，比一般作物育种要复杂得多。
三、药用植物育种的理论基础
药用植物育种的理论基础是遗传学。药用植物育种工作者必须掌握一定的遗传学基础理论。
（一）遗传的物质基础
药用植物各种性状的遗传也和普通植物一样，主要是细胞核遗传，即受细胞核内染色体上的基因（DNA和RNA）所控制，因此细胞遗传学的研究成果——各种遗传规律（分离规律、自由组合或独立分配规律、连锁和交换规律等）都适用于药用植物育种。
细胞质里含有DNA，且具有遗传功能是细胞质遗传及雄性不育和杂种优势利用的理论根据。
（二）遗传和变异
遗传是指后代与亲代之间的相似性，任何生物，只要有繁殖能力，就可以把它的性状传递给后代。遗传是生物有机体的主要特征。
变异是指后代与亲代之间的相异性，也就是后代与亲代或者同一亲本的后代个体之间一些性状彼此不相似。生物能适应新的环境条件而改变自己本性的能力叫做变异性。一切生物的子代既与亲代相似而又不完全相似，即所谓“不变中之有变”，即生物的属性既有遗传的一面又有变异的一面，生物具有变异性才能出现新类型，为选择提供基础，使生物由低级向高级、由简单向复杂的方向发展。生物的变异又离不开遗传，优良的变异只有通过遗传才能代代相传，才能培育出新品种。
总之，遗传和变异是既矛盾又统一的两个方面，育种工作者必须学会正确利用遗传和变异的矛盾统一关系。
生物为什么会发生变异呢？不外乎两方面的原因，一是由于环境条件的改变，引起了外部性状的变异，一般是不遗传的，例如浙贝母在产区株高通常70cm左右，引种北京以后，由于环境条件不适，植株变矮产量降低，如果再把它种植到适宜生长的地方又会恢复株高和产量。二是基因的变异，细胞内的遗传物质（基因）发生了根本的变异（包括基因重组和互作，染色体结构和数量的改变等）。基因是控制性状的，既然基因发生了本质的变异，性状也就发生了本质的变异，所以能遗传给后代。
上述两种变异，即遗传的变异和不遗传的变异，难于在当代识别，要经过后代的表现才能检验，这就涉及到植物的外形表现和内部本质的问题。
表现型，就是生物本身的特性，在外部环境的作用下表现出来的性状特征。
基因型，就是在一定的条件下能使某种生物的特征特性得以表现出来的一整套特定的遗传物质。例如地黄农家品种金状元，植株较大，生长期较长，产量较高。小黑英品种植株矮小，生长期短，但耐瘠薄。将它们同时种植在肥沃的地里，金状元的性状能得到充分发育，表现出植株高、块茎大、产量高。若将其种植在瘠薄的地里，则小黑英的性状能充分发育，生长苗壮，产量较高，金状元则表现不好。在肥沃的地里，能使金状元表现出植株高、块茎大、产量高的一整套遗传物质，就是金状元的基因型，小黑英没有金状元的基因型，在任何条件下也长不出金状元的性状，同理金状元没有小黑英的基因型，在任何条件下也表现不出小黑英的性状。在肥沃的地里生长良好，在瘠薄的地里生长不好，就是金状元在不同环境条件下的不同的表现型。由此看出，表现型是基因型及其外界条件相互作用的结果。基因型是遗传的可能性，表现型是遗传的现实性，在育种工作中，人工选择就是根据表现型，选择所需要的基因型。
（三）选择
遗传、变异、选择是培育新品种的三大要素。伟大生物学家达尔文曾说“选择是魔术家的手杖，可以把生物随心所欲地塑造成任何类型和模式。”现在地球上种类繁多的栽培植物，都是由少数原始野生种经不断变异和自然选择，将有利变异遗传和巩固下来的结果，因为变异创造了生物新个体，自然选择保存了更好地适应环境条件的有利个体，遗传又把自然选择的成果巩固和积累起来。以后在这新的水平上再变异，再选择，再遗传，使生物不断发展和进化。在育种工作中，人工选择是按照人们意志积累变异、实现目标的重要环节，没有人工选择就不能育成新品种。
人工选择积累变异可以蛔蒿为例。蛔蒿（Artemisia cina Berg）为驱蛔虫药山道年的原料植物，为了提高山道年含量，1963年在田间预试的基础上选择169个单株分析其山道年含量，结果最低0.45%，最高3.21%，含量在3%以上的单株仅占0.55%。1964年将含量在3%以上的单株择优繁殖，从中选49个单株分析含量结果，最低1.1%，最高4.5%，其中含量在3%以上的单株比例提高到16.32%。1965年继续选择，使含量在3%以上的单株进一步提高到90.1%。说明选择有积累变异的创造性作用。
四、药用植物育种目标
育种目标就好比建筑蓝图，有了蓝图才能施工。制订育种目标是育种工作最基本最重要的环节，育种目标制订不当，育出的品种不能适应生产需要，其后果是浪费人力、物力、时间，甚至不能育出品种来。因此，育种目标正确与否是育种成败的关键。
药用植物育种目标，除注意优质、高产、抗逆性强外还应考虑有效成分及含量是否稳定，外形色泽是否符合标准。制订育种目标的原则有三：
（一）调查研究了解情况
在制订某种药用植物的育种目标之前，应深入该药材主产区，了解其生产的历史和现状，耕作制度及生产发展水平。了解生产上存在的主要问题，例如贝母繁殖系数低，黄连生长年限长，人参病害重等，这些基本情况，就是我们制订育种目标的依据。
（二）突出重点抓住主要矛盾
药用植物种类繁多，受人力物力*，只能择其重要种类开展育种工作，抓住重点，集中注意力解决主要矛盾。对于次要方面的问题，可采取适当照顾的原则，只要不是致命的弱点不必过分强求，实际上面面俱到是办不到的，要解决多方面的问题，可按不同的目标分别选育不同的品种。
（三）当前和长远相结合
制订育种目标既要考虑到当前的需要，也要考虑到将来可能的变化，因为育成一个品种需要几年甚至几十年时间，不应只考虑当前的生产水平而忽略了将来的需要。
五、原始材料的收集与研究
原始材料是选育优良品种的物质基础，无论是常规育种还是新技术育种（单倍体，高光效，杂种优势利用，体细胞杂交，乃至基因工程等）都离不开品种资源即原始材料，能够广泛地利用遗传资源，是近代育种的特点之一，合理选用原始材料对育种工作取得成功起着决定性的作用。实践证明，品种资源越丰富，对其研究越深入，应用起来就越有针对性和预见性。要在育种上取得突破性的进展，必须有赖于关键性品种资源的发现和利用。
（一）原始材料的种类
为了研究和利用的方便，一般将原始材料分为四类：
1.本地的原始材料
是当地长期栽培所形成的品种和类型，对本地区的自然条件有较强的适应性，是育种的基本材料。
2.外地的原始材料
由外区或国外引进，其中表现好的可直接应用于生产，这种原始材料一般对引入地区的适应性较差，但可能具有改进当地品种的缺点所需要的宝贵性状。
3.野生的近缘植物
如野生贝母、野生元胡、野生人参（野山参）等。
4.人工创造的原始材料
是指选育出来的未定型品种或育种过程中的中间材料。这些材料具有多种优良变异，综合性状好，但在某些方面存在缺点，因此作为选种的原始材料看待。
（二）原始材料的收集和鉴定
1.原始材料的收集
这是一项艰巨的任务，必须依靠群众，大搞协作，根据育种目标的需要，重点地收集。
收集到的原始材料应该及时整理归类，根据形态、物候、产量、抗性等特点进行分类，消除同种异名或同名异种的现象，并登记入原始材料卡，其内容包括：编号、植物名称（对国外材料要统一译名）、品种名称、生态环境、开花期、结果期、果熟期、生长发育周期、栽培要点、当地评选情况、收集地点、日期等。
2.原始材料的鉴定
正确的鉴定是决定取舍的重要依据，要根据育种目标的要求，在不同时期对原始材料进行客观的、精确而全面的鉴定，其方法有：
（1）田间鉴定
生长期进行田间的观察记载。
（2）室内鉴定
在室内考种或用仪器分析。
（3）间接鉴定
当材料很少时，为避免破坏稀有材料或需要的仪器不具备时，可进行间接鉴定，如根据基部节间粗细，单位长度的干物质重量等鉴定抗倒性，根据单株收获指数估计其丰产性等。但间接鉴定不能完全代表实情，仅作参考。
（4）诱发鉴定
给植株接种病菌使之发病以鉴定其抗病性等。
（5）异地鉴定
把鉴定材料送到易发病的地区进行自发鉴定或在自然条件严酷的地区对原始材料加以严格的考验。
六、选择的基本方法
选择非常重要，它是古老的育种方法，但至今不失其重要性，无论常规育种还是新技术育种都要应用选择这一手段，都要经过选择的重要环节。因此，采用正确的选择方法，对于提高育种工作效率，有十分重要的作用。
（一）单株选择法
在原始群体中选单株，分别种成株行或小区，以株行或小区进行观察比较，选出好的株系育成品种。
（二）混合选择法
将选到的优良单株混合种植并与原品种比较，若确实优于原品种，便可用于生产。
单株选择能对单株后代进行鉴定，淘汰不良单株后代，混合选择则不便淘汰不良的单株后代。因此从选择效能上看，单株选择高于混合选择。从工作繁简程度上看，混合选择简易于单株选择。从应用范围来看，单株选择多用于自花和常异花授粉作物，混合选择多用于异花授粉作物。
（三）改良混合选择法
单株选择以后，某些株系或小区内的性状已基本一致，就把这些株系或小区混合收获，这样可以获得较多的种子或种栽，然后进行产量比较和多点试验。
（四）集团选择法
在混合选择中，如果群体太复杂，难于确定选哪种类型效果较好时，可将不同类型分别归并为几个集团，然后以集团为单位观察比较，选出优良集团用于生产。
（五）其它选择法
除上面的四种选择方法外，尚有轮回选择法、一粒传选择法、进化育种选择法等，根据工作需要可适当采用。
轮回选择法的特点是在每一选择周期内，进行自交一次，杂交一次。选择的对象是一组个体群，不是个体，在选株的同时进行自交，可减少不利基因的干扰。在各家系间进行可能组合的杂交，可避免近亲繁殖的不利影响，增加有利基因重组的机率。
一粒传选择法是根据自花授粉植物的经济性状大都是数量性状，子系之间的变量随世代的推进而增加，而子系内的变量，则随世代的推进而降低。为了保持杂交后代丰富的变异性，在F4代以前只淘汰特别差的或感病个体，使有利的基因型尽量得以保存，使那些丰产性或质量优但在群体的竞争中较弱的个体不致丧失。
进化育种选择法的特点是首先选单株，在单株间进行可能的单交，将各单交种子混合播种，使杂种大群体经多年自然选择的作用以后再经人工选择育成新品种。
