中药材种质资源及优良品种选育繁育研究

中国医学科学院药用植物研究所魏建和研究员中药材种质资源及优良品种选育繁育研究中药农业整体水平还很落后，不足以支撑中药材生产“规范化”，更无法谈及“现代化”•整体是我国农业生产70-80年代水平•良种：农业-良种产业化繁育；中药农业--上世纪50-60年农业“自繁自用”水平•肥料使用：农业-测土配方施肥，固定生育期使用；中药农业—几乎所有的药材对营养元素的需求种类、量、时期特点不清楚•灌溉：农业—各种现代灌溉措施，固定生育期；中药农业-几乎所有的药材对水分需求量、时期特点不清楚•机械化：农业-主要农作物主要生产环节已基本实现机械化；中药农业-播种、除草、采收、清洗、干燥大部分环节手工操作种质资源：又称遗传资源。种质系指亲代传递给子代的遗传物质，它往往存在于特定品种之中。如古老的地方品种、新培育的推广品种、重要的遗传材料以及野生近缘物种中药种质资源野生种质资源重要—高度重视物种水平忽略种下变异及生态类型起源中心在中国起源中心在国外家种种质资源新品种选育落后、遗传多样性丰富—未受到重视栽培变异类型野生材料及近缘野生种槟榔西红花穿心莲？三七种质资源研究、工作构架离体保护(种质库)保护体系迁地保护(植物园)就地保护(保护区)种质收集、整理种质标准化种质保存技术利用体系自然变异类型及农家品种新品种选育种质繁育种质创新常规品种分子育种杂种一代品种濒危药材大宗药材种子种苗基地支撑体系法规与管理标准体系检测体系中药材种子种苗管理条例种子种苗质量、繁育及检测标准检测实验室保证中医药临床疗效规范化栽培加工和炮制优良种质优质药材•野生资源不可能长远支撑中医药的发展•中医药临床用药和中药产业的发展最终需要实现绝大部分中药材的人工种植和养殖“种”低劣，则基础不牢栽培药材—优良种质繁育利用新品种在药材产量提高、质量改善的应有作用远没有发挥农业上良种繁育、生产已成为独立产业主要作物品种更新换代3-5次，良种覆盖率达85%新品种在农业科技进步中贡献率达60%以上杂交水稻优良品种选育推广是中国科技对世界做出的最重要贡献之一新品种选育潜力巨大种子使用方式来源途径品种农家品种育成品种常规品种杂种一代新品种常规品种•农户可自繁自用，种源可控性弱•容易混杂退化•育种单位经济效益差，积极性低•杂种一代新品种--杂交种：用两个或两个以上性状优良、遗传性差异大的自交系或品种进行杂交，所得的后代就是杂交种•现代种子产业归功于杂交技术发明和杂交种引入杂种优势研究及其普遍性，促进人们大规模利用杂种优势提高农作物产量、抗逆性、品质杂交种难以留种的特殊技术特性，有效克服了常规种的非排他性，为种子企业提供了天然技术屏障，为自身创造了源源不断的需求，20世纪30年代后杂交种广泛商业化（玉米）•杂交水稻为中国吃饭问题作出了巨大贡献•全世界玉米均为杂交种，80%蔬菜为杂交种杂交种—现代作物新品种主要形式杂种一代新品种，破解中药材GAP实施难题（1）•从种质实现药材质量均一、稳定、优质•个体（单株药材）质量优良•个体间高度整齐、均一•改变中药材生产模式和种植习惯自繁自用走向良种集中繁育以专化型品种实现中药材质量专化：饮片型、提取型•实现药材基地建设的可控种源高度可控基地建设地点、规模可控保证药材回购中药材使用杂交种特殊意义（2）•从技术层面推动中药材GAP的实施企业愿意建设原料基地----基地可控科学家为特征明确、优势显著、种源可控的杂交种研究配套的规范化技术农户针对杂交种有针对性采用规范化技术种植获益•跨越式实现中药材良种化从落后的自繁自用迅速跨越到良种产业化育种家有良好的育种经济效益种子必须集中产业化繁育生产P1×P2F1•二个亲本基因型高度纯合→强优势组合•F1个体高度杂合→强优势个体：品质、产量、抗性•F1个体间基因型高度一致→群体整齐、一致、稳定选育优良自交系•亲本间100%异交→均未杂交种子•亲本内无自交→无自交种子•杂交方法简单易行→天然F1种子制种成本研究好的制种途径自花授粉植物：如何100%异交，人工去雄/自交不亲和系/雄性不育异花授粉植物：如何保证没有自交，人工去雄/雄性不育每代制种，直接用于生产杂种优势强种子生产经济性国家支持国家中医药管理重点科技专项：8种中药材种质评价和新品种选育研究十一·五国家科技支撑计划课题：“生物技术与中药材优良品种选育研究”，首次大规模启动研究：柴胡、丹参、青蒿、薏苡、罗汉果、枸杞等，药植所主持，全国联合攻关十一·五国家科技支撑计划课题：中药产业区域发展及特色产品研究开发项目中支持了地黄、三七、人参、菊花、金银花、远志、附子、川牛膝等18种药材优良品种选育研究十二五中医药行业专项：荆芥等9种大宗药材优良种质挖掘与利用研究：：柴胡、丹参、青蒿、薏苡新品种产业化，丹参杂种一代新品种、黄芩、甘草新品种选育十二五国家科技支撑计划：区域性项目，东北、华北、西北、西南、华南、华中、华东我们的一些工作根据生态气候区划，结合药用植物区域分布特点，建立了覆盖我国主要三种气候类型的四个药用植物迁地保存平台：温带：北京药用植物园亚热带：广西药用植物园热带：海南兴隆南药园云南西双版纳南药园北京药用植物园云南西双版纳南药园广西药用植物园海南兴隆南药园已成为全球规模最大的药用物种迁地保护平台药用植物种质保护研究—迁地保护迁地保护关键技术已应用于药用植物种质保存迁地保护的药用物种280科，5282种国家一级保护植物62种，二级保护植物181种国外引进154种迁地保护平台物种总数濒危物种数科数物种数一级保护物种数二级保护物种数合计北京药用植物园1791806105363广西药用植物园24228633285117海南南药园188159843337云南南药园1711122293867汇总738975209284合并重复后280528262181243药用植物种质保护研究—迁地保护迁地保护技术模拟自然环境生育节律调整改变植物生长习性繁殖器官越冬保护营造小生态环境温暖型荫生型调整播期调整光周期改变生长年限嫁接实生苗选育针对每个物种生物学特性、对温带/亚热带/热带地区生态气候适应要求，通过模拟自然环境、调整生育节律、改变植物生长习性，建立药用植物迁地保护技术体系，已成功应用于5000余种药用植物。药用植物种质保护研究—迁地保护已搜集、保存野生和栽培药用植物种质4000物种近3万份珍稀濒危种质1000余份种质交换共享500余份科名种质数科名种质数科名种质数Leguminosae1131Caryophyllaceae161Gentianaceae37Compositae888Convolvulaceae152Ebenaceae35Umbelliferae739Verbenaceae125Myrtaceae34Labiatae525Oleaceae124Saxifragaceae34Rosaceae392Rubiaceae123Balsaminaceae33Cruciferae385Caprifoliaceae118Papaveraceae32Gramineae353Chenopodiaceae112Boraginaceae31Cucurbitaceae331Iridaceae111Aceraceae30Liliaceae280Ranunculaceae111Dioscoreaceae30Campanulaceae273Apocynaceae41Onagraceae29Amaranthaceae267Meliaceae41Orchidaceae29Euphorbiaceae248Palmae40Ulmaceae29药用植物种质保护研究—离体保护创建了药用植物种质低温干燥离体保存关键技术体系：依据药用植物结构及化学物质特点，建立了适合于不同科、属的药用植物种子生活力快速检测技术、安全降低水分技术等活力快速检测技术：预湿预措技术、红四氮唑染色技术安全降低水分技术：双十五技术、低温干燥技术等188科1017属种子数据实现了标准化应用于3000种3万份种质离体入库保存药用植物种质保护研究—离体保护国家药用植物种质资源库全国规模最大、保存药用植物种质资源最多、唯一国家级药用植物专业种质库建有长期库（50年）、中期库（30年）、短期库（5年）保存能力10万份，现入库保存3000种3万份为全国单位提供药用植物种质资源免费保存，并向全国有偿征集•国家奖一项，省部一等奖一项中国药用植物迁地保护研究，国家科技进步二等奖（2009）海南南药种质资源保存与引种研究，海南省科技进步一等奖（2008）•论著《中国医学科学院药用植物研究所迁地保护药用植物名录》《中国医学科学院药用植物研究所海南分所南药园植物名录》《广西药用植物园植物名录》《西双版纳南药园植物名录国家药用植物园体系构建目前现状38所专业药用植物园35所植物园中的药用植物专类园大量特色药用植物种质保存园（圃）引种保存全国本土药用植物约7000余种，珍稀濒危物种200多种国家药用植物园体系建设研讨会北京药用植物园定位：世界级精品药用植物园功能：物种保存、科学研究、文化传播、观光养生特色：园林的外貌、科学的内涵、民族的特色窗口：世界传统医药文化交流合作中心中国医学科学院药用植物研究所广西药用植物园定位：世界第一药用植物园、4A级旅游景区功能：物种保存、科学研究、科普教育、成果转化特色：一中心（药用植物保护与研究中心）、二基地（科普文化基地、广西中草药产业研发基地）、三平台（国际合作与交流平台、科技服务平台、成果转化平台）中国医学科学院药用植物研究所海南兴隆南药园定位：收集保存南药种质资源最多的园功能：南药资源保护、引种栽培、开发利用特色：热带药用植物园、黎药园、芳香南药园中国医学科学院药用植物研究所云南西双版纳南药园定位：热带与亚热带药用植物迁地保存保护中心功能：资源保存、引种栽培、旅游开发、科普教育特色：中药文化和傣医药文化与药用植物有机融合中国医学科学院药用植物研究所保存物种：园区已有自然甘草、罗布麻群落两处，一期建设计划引种收集和迁地保存西北干旱区药用植物种质资源150-200种。目前已有药用植物蜡叶标本50000余份、生药标本600余份。新疆药用植物园（建设中）重庆药用植物园重庆药用植物园隶属于重庆市科委重庆药物种植研究所，位于重庆金佛山国家级自然保护区北麓，海拔630米，全园现有土地面积100亩。始建于1947年，前身为中华民国农林部中央林业实验所常山种植试验场标本园，是我国最早建立的药用植物园之一。定位：西南特色药用植物园功能：物种保存、科研科普、观光养生特色：主要致力于全国常用中药材、西南地区道地药材、重庆市重要经济植物、金佛山珍稀濒危植物等种质资源的收集保存和研究利用。窗口：西南中医药文化交流中心贵阳药用植物园贵阳药用植物园坐落于贵州省贵阳市沙冲南路202号，1984年建园，隶属于贵阳市科学技术局，占地90多公顷。已建成红豆杉、蜘蛛抱蛋、小檗科、苗药园等多个专类引种园区，引种保存贵州分布为主的药用植物1500余种。另外建有10000平方米药用资源博物馆、2000平米组培快繁生产车间，2000平方米智能温室等。目前正在规划建设1000亩中药材种子种苗繁育基地。定位：以天然药用资源的研究与开发利用为主，兼顾科普展示和游览观光。科研-药用植物的引种保护、栽培研究及开发应用；生产-贵州中药材优质种子种苗的培育和生产示范基地；科普-药用资源及医药文化的科学普及、教育培训基地；游览-集科普游览、休闲健身、会议商务等为一体旅游渡假胜地。专类园专业园主体园(药植所及其分所)共建园联系园家国药用植物园体系总体思路体系由三部分组成：主体园、共建园和联系园国家药用植物园体系主体园北京药用植物园海南分所南药园广西分所药用植物园云南分所南药园重庆分所药用植物园新疆分所药用植物园贵阳分所药用植物园．．．．．．共建园成都药用植物园南昌药用植物园河南药用植物园济南药用植物园南京药用植物园上海药用植物园广州药用植物园福州药用