药用植物品质性状的遗传与育种

10.2药用植物品质性状的遗传与鉴定200904080126陈丹凤10.2.1药用植物品质性状10.2.2药用植物品质性状的遗传10.2.3药用植物品质的鉴定10.2.1药用植物品质性状1、外在品质2、内在品质3、加工品质外在品质：指药用植物作为中药材商品能被人感知的外观特征特性。如产品的大小、一致性、完整性、成熟度、色泽、形状、气味、味道等属性，也可称为商品品质。10.2.1.1外在品质对药材外在品质的判断与评价：以从事相关工作人员（药工、中药师、质检人员、营销人员等）的经验为基础，有明显的主观性。如：宁夏枸杞果实的百粒重、果长和色泽是重要的商品品质指标。人参根呈长圆柱形，芦长、身长、腿长，有分支2~3个。枸杞三七三七按采收季节分级分为春七和冬七春三七规格标准：（均以干品记重）一等：（20头）二等：（30头）三等：（40头）四等：（60头）五等：（80头）六等：（120头）七等：（160头）八等：（200头）九等：（大二外）十等：（小二外）十一等：（无数头）十二等：（筋条）十三等：（剪口）冬三七规格标准：各等头数与春七相同。但冬三七的表面灰黄色。有皱纹或抽沟（拉槽）。不饱满，体稍轻。断面黄绿色。无杂质、虫蛀、霉变。备注：1．三七分春七、冬七两类。“春七”是打去花蕾，在七月收获的，体重色好，产量、质量均佳，应提倡生产“春七”。“冬七”是结籽后起收的，体大质松。除有计划的留籽外，不宜生产“冬七”。2．“冬七”外皮多皱纹抽沟，体轻泡，比“春七”质量差，其分等的颗粒标准均与“春七”同，不另分列。内在品质：指药用植物及其产品质量的所有内含特性，特别是化学成分的种类和含量，包括活性成分、有毒成分等，也可称为化学品质。分为有效成分（即活性成分）和无效成分10.2.1.2内在品质有效成分（活性成分）：指具有生物活性、能用分子式和结构式表示并有一定的物理常数（如熔点、沸点、溶解度、旋光度等）的单体化合物，也称有效单体。如：麻黄碱、小檗碱、延胡索乙素、黄芪苷等。有效部分：尚未提纯成单体而只是某一种类型的混合物，如：人参皂苷、芸香油、麻黄生物碱等。根据用途对药用植物的活性成分要求也不同，其用途主要有两种：1、加工成中药饮片或中成药。要求主要化学成分含量与野生来源比较保持稳定，并符合《中华人民共和国药典》的质量标准。2、作为原料提取活性成分。育种目标为提高某一种有效单体或有效部分的含量和最后总产量。指药用植物能满足不同加工、贮运需求的特征特性总和。该内容既包含了某些商品品质的内容，又涉及药材产品药用品质内容及产品自身组织结构特征和生物生化特性。10.2.1.3加工品质10.2.1.1品质性状的可遗传性（1）药用植物次生代谢产物生物碱类在植物界的分布方面植物生物碱多达12000多种，主要集中在种子植物中，菌类、藻类、地衣类和水生植物未发现有生物碱，蕨类和裸子植物生物碱分布不广。（3）不同来源的种质，有效成分含量不同。10.2.2药用植物品质性状的遗传（2）药材形态性状方面（研究）为了解人参农家类型的遗传关系，比较了大马牙、二马牙、长脖、圆膀圆芦和黄果等5个农家类型的种皮纹饰。方法：用扫描电镜拍摄每一类型种子侧面角质纹理及种脐结构。结果：人参种皮纹饰可分两类，一类种皮纹饰呈嚼烂状即像被侵蚀后形成的不规则的小沟和小孔，大马牙和二马牙属于此类；另一类具有一些方向不定的平行短棱，长脖、圆膀圆芦和黄果属此类。活性成分除少数是蛋白质（酶）、脂肪、氨基酸是、核苷、有机酸等初生代谢产物外，绝大多数属于次生产物代谢，如萜类、生物碱类、多糖及苷类、醌及其衍生物、香豆素和木质素、黄酮类、挥发油等。（1）萜类化合物合成途径（2）生物碱的生物合成途径（3）其他次生代谢产物合成途径10.2.2.2次生代谢产物合成途径及关键酶基因（1）萜类化合物的生物合成途径植物种类：约2.5万分类：单萜、倍半萜、双萜、三萜、四萜和多萜等基本单位：异戊二烯（C5）合成前体：异戊二烯二磷酸（IPP）合成途径：乙酸/甲羟戊酸合成途径举例：青蒿素（抗疟疾）、紫杉醇（抗癌）（2）生物碱的生物合成途径植物种类：约1.2万基本单位：氨基酸合成前体：氨基酸合成途径：氨基酸途径举例：小檗碱、莨菪碱判断题1、小麦籽粒种皮颜色的遗传2、家鼠的毛色遗传3、青蒿素的含量遗传4、烟草花冠长度遗传5、豌豆花色遗传品质性状的主效基因遗传由单基因或少数的主效基因控制，表现为质量性状遗传，其表现型的判断是质上的有与无、是与非如：红花花色，Y-C-为大红，Y-C-R-为橙黄Y-C-O-R-为黄褐，C-、C-O-、C-R-、C-O-R-为灰白不同基因间存在互作遗传关系。薄荷属植物挥发油的遗传，香芹酮（CC）和薄荷酮（cc）曼陀罗属植物的莨菪碱也呈质量性状遗传。属一对基因控制。百里香植物有不同香气特性化学型变异。不同类型分别由主效单基因控制。10.2.2.3品质性状的主效基因遗传大多数品质性状由多基因控制，表现为数量性状遗传。其表现型差异的判断是量上的多与少、大与小如：植物体内异黄酮的生物合成产量受到多种内外因子的影响，其中外因最重要的是光照的质量和强度。青蒿素含量属于数量性状。10.2.2.4品质性状的数量遗传遗传力广义的遗传力：性质的总表型方差（Vp）中，遗传方差（Vg）所占的比例。P=G+E或VP=VG+VEVP为表型方差VG为基因型方差VE为环境方差狭义遗传力是指表型方差（Vp）中加性方差（VA）所占的比率：什么是加性方差呢？在数量性状中，每对等位基的作用有积加的效应，如控制高度的基因，一个等位基因g平均可贡献2cm的高度，G平均贡献4cm的高度，gg纯合贡献4cm高度，Gg杂合可贡献6cm高度，或者7cm，8cm的高度，GG纯合可贡献8cm的高度，它们的遗传方差称为加性遗传方差（additivegeneticvariance）。若G对g有显性作用，那么Gg将贡献8cm，显性作用使表型产生的方差称显性方差。若有非等位基因之间存在上位效应的话还必须考虑到上位方差，或称为互作方差（interactionvariance）VI,因此遗传方差是由下式表示：VG=VA+VD+VI总表型方差可以表示为：VP=VA+VD+VI+VE+VGE狭义遗传力品质鉴定：根据一定的标准，通过一定的手段来评定材料的优劣，为材料的选择提供依据。育种的效果就取决于鉴定的可靠性。10.2.3.1质量标准参照《中国药典》，结合种植、加工、市场及药用植物本身的特性等实际，制定科学规范、可操作性强的质量标准。10.2.3药用植物品质的鉴定通过人的感官或借助于显微放大工具进行看、闻、尝等手段检验形态、色泽、质地、风味等性状。具有一定的主观性。10.2.3.2感官鉴定包括理化鉴定、色谱鉴定和光谱鉴定三大类。色谱鉴定有薄层色谱法、气相色谱法和高效液相色谱法；光谱鉴定有紫外吸收光谱法和红外光谱法中药指纹图谱是通过色谱鉴定或光谱鉴定技术对中药材内在化学成分的种类、数量及品质进行鉴定的方法。广义的中药材指纹图谱还包括DNA指纹图谱。10.2.3.3仪器鉴定作为提取化学成分原料的药用植物，其加工性能也是重要的品质。加工鉴定要模拟相关的加工机械，设计小型仪器和程序，对原料进行检验。10.2.3.4加工鉴定