栝楼种质资源与良种选育研究概况△

张龙霏，李佳，郝志，张永清

（山东中医药大学，山东 济南 250355）

栝楼种质资源与良种选育研究概况△

张龙霏，李佳，郝志，张永清*

（山东中医药大学，山东 济南 250355）

种质是影响中药材产量与质量的重要因素，良种选育是中药材生产中最受关注的问题之一。对栝楼种质资源与良种选育研究现状进行了总结与概括，并对存在的问题进行了讨论。

栝楼；种质资源；良种选育

栝楼Trichosanthes kirilowiiMaxim.为葫芦科栝楼属多年生草质藤本，其根（天花粉）、果实（瓜蒌）、果皮（瓜蒌皮）、种子（瓜蒌仁）均是常用中药材，用于治疗多种疾病［1］。此外，其果实可美容、观赏［2，3］，种子、根可食用［4，5］，全株可用于绿化［6，7］。随着综合开发利用途径的增多，对栝楼各器官的需求量越来越大。为满足市场需要，栝楼的种植范围越来越广、种植面积越来越大［8-11］。种质是影响产量与质量的重要因素，开展种质资源研究、选育优良品种已经成为栝楼栽培生产中最受关注的问题之一，相关研究日益增多。本文对栝楼种质资源与良种选育研究现状进行了总结与概括，旨在推动该领域各项研究工作的顺利开展，促进栝楼栽培生产的发展。

1 属内种质资源研究

栝楼属是葫芦科比较大的属，黄璐琦等［12］系统整理了世界各地的本属植物，确认共有84种8变种，我国有37种6变种。该属植物中有14种具有药用价值，包括绵阳栝楼T.mianyangensisYueh et R.G.Liao、栝楼、双边栝楼T.rosthorniiHarms等。多数以果实、种子或根作为瓜蒌、瓜蒌子或天花粉应用［13］。其中，栝楼和双边栝楼被列入2005年版《中国药典》，是瓜蒌、瓜蒌皮、瓜蒌子、天花粉的法定原植物［1］。 《中华本草》还记载有全缘栝楼T.ovigeraBl.、红花栝楼T.rubriflosThorel ex Cayla、长果栝楼 T.Kerrii Craib和短序栝楼 T.Baviensis Gagnep［14］。另 外， 南 方 栝 楼T.damiaoshanensisC.Y.Cheng et C.H.Yueh根部在两广地区被作为天花粉的地方习用品使用［15］。

对本属植物的种质研究多集中在植株形态、组织结构、染色体及化学成分的比较等方面。乐崇熙等［16］用光学显微镜及扫描电镜观察了我国栝楼属30种植物和分布于日本的多裂栝楼花粉，据其形态差异分为大苞组、截叶组、叶苞组、小苞组和王瓜组，为该属药材真伪鉴别提供了依据。黄璐琦等［17］也以同样方法观察比较了栝楼属31种1变种的花粉粒形态，结果显示花粉粒均为3孔沟型，据其外壁表面纹饰不同，可分为疣状或皱波状（小苞组）、粗网状（大苞组）、细网状或光滑（叶苞组）、近光滑或皱波状（王瓜组）等4个类型。这种划分与植物形态分类基本一致，可作为分组及分种的依据之一。栝楼属31种和3变种种皮的扫描电镜观察结果显示，不同植物种皮表面特征具高度多样性，可分为长方网型、波浪型、蜂窝型和不规则型等，从而为方子组、柔毛亚组的建立及一些种的归属提供了依据［18］。乐崇熙等［19］经实地调查发现，全国各地使用的瓜蒌皮药材分别来自不同科属的植物，其中栝楼属有15种，木鳖属及西瓜属各有1种，西番莲科蒴莲属有1种，市场主流商品为栝楼或双边栝楼果皮，主要混淆品为湖北栝楼果皮，并对各种瓜蒌皮的生药性状特征进行了观察比较。为明确各种瓜蒌皮的显微组织鉴别特征，乐崇熙等［20］还用光学显微镜观察了18种真伪瓜蒌皮的横切面和解离组织，证明外果皮毛茸、木纤维、石细胞环厚度等可用于真伪瓜蒌皮的鉴别。黄璐琦等［21］对8种栝楼属植物染色体数目的研究结果表明，随着染色体倍数提高，染色体大小呈明显递减趋势。巢志茂、何祥久、陈胜发等曾分别总结过栝楼属植物化学成分研究进展情况［22-24］。黄民权［25］对广东产栝楼属7种植物的分析结果显示，其种子油均含丰富的石榴酸，且其化学成分十分相似。巢志茂等［26］采用甲基化、GC和 GC-MS-DS方法，分析了栝楼、双边栝楼、大子栝楼、湖北栝楼和王瓜等5种瓜蒌皮中的挥发性有机酸，证明其均含有棕榈酸、亚油酸、亚麻酸、月桂酸和肉豆蔻酸等15种长链脂肪酸。胡兴华等［27］对栝楼、双边栝楼、大子栝楼种子的营养成分分析结果显示，3种栝楼种子粗蛋白、粗脂肪和粗纤维的平均含量分别为19.10，29.45，20.71g·（100g）－1，3种种子不饱和脂肪酸总量均在89%以上，必需氨基酸占氨基酸总量的29%以上，矿物质元素种类齐全，人体必需的Fe、Mn、Cu、Zn等微量元素含量分别在201，56，23，68μg·g－1以上，具有较高的营养价值。依据所含蛋白质成分的不同，董婷霞等［28］采用电泳技术实现了对栝楼属种子类药材的鉴别。

2 种内种质资源研究

2.1 性别区分研究

栝楼为雌雄异株植物，传统上只把雄株根用作天花粉，雌株用于生产瓜蒌，因此植株性别的早期鉴别在生产上具有重要意义，但在植株进行生殖生长之前，雌、雄株难以辨认。黄璐琦等［29］曾试图用RFLP技术对栝楼雌雄株进行鉴别，但发现比较困难。于凤池等［30］对栝楼雌、雄株不同器官过氧化物酶同工酶活性和电泳分析结果显示，雌株过氧化物酶同工酶活性高于雄株，且雌株叶片中有1条特异性的过氧化物酶同工酶谱带，雄株幼花芽中有1种23.4kD的特异蛋白质，雄花中1种32.3kD的蛋白质在受精后消失。李珊等［31］对栝楼雌雄植株叶片生理生化指标及化学成分测定结果表明，雄株的光合色素、可溶性蛋白质量、SOD与POD活性、DNA浓度均高于雌株，其中光合色素量、POD活性有显著性差异，雌株的MDA、可溶性糖、紫外吸收物量高于雄株，其中紫外吸收物量有显著性差异。雌雄植株叶片HPLC分析出峰数目、时间、峰高等参数明显不同，证实栝楼雌雄植株中内含物的组成及量存在一定差异，紫外吸收物及HPLC特征峰可望作为性别鉴定的指标。

2.2 遗传多样性研究

栝楼植株分布范围广，适应性较强，野生资源丰富，部分地区种植历史悠久。经长期自然与人工选择，栝楼种质发生了分化，形成了众多地方品种，具有丰富的遗传多样性。周凤琴等［32］调查发现，山东道地产区的农家品种就有糖瓜蒌、仁瓜蒌、牛心瓜蒌、小光蛋、地瓜蒌等。其中牛心瓜蒌为长椭圆形，两端略尖，长8～15cm，直径7～10.5cm，表面棕红色，皱缩，有明显的纵棱线10～12条，花柱基长约5mm，因其体大、产量较高，在收购和使用时曾有争议。王敏等［33］采用分子标识法对山东产仁瓜蒌、糖瓜蒌和牛心瓜蒌进行了亲缘关系分析，发现三者以牛心瓜蒌与仁瓜蒌间的遗传距离最小、牛心瓜蒌与糖瓜蒌间的遗传距离最大，因此认为牛心瓜蒌在遗传表现上更近似于仁瓜蒌。孙稚颖等［34］进行的垂直平板聚丙烯酰胺凝胶电泳分析结果显示，山东产瓜蒌不同农家品种和野生种种子的蛋白电泳图谱具有多条共有带，而与湖北栝楼图谱差异显著，提示种子蛋白电泳分析可用于瓜蒌不同农家栽培品种的辅助鉴别，仁瓜蒌与牛心瓜蒌、小光蛋与野瓜蒌彼此间亲缘关系较近。孙稚颖等［35］对过氧化物酶与酯酶同工酶分析结果表明，瓜蒌不同农家品种的同工酶酶谱有共有带，但酶带数量、位点以及活性强度却有差异，证明仁瓜蒌与牛心瓜蒌、小光蛋与野瓜蒌彼此间亲缘关系最近，明皮与小光蛋是两个不同的品种。黄璐琦等［36］利用 RAPD方法对仁栝楼、糖栝楼和地栝楼进行了遗传差异研究，筛选到3个能明显区分三者的引物，可以对栝楼农家品种进行早期鉴别。孙稚颖等［37］用25个随机引物对山东栝楼不同农家品种、野栝楼及湖北栝楼进行了RAPD分析，共扩增出266个条带，其中多态带为232条，占87.2%，聚类图显示，湖北栝楼与栝楼各农家品种及野生种间的差异最大，牛心瓜蒌与仁瓜蒌、大瓜蒌与八棱瓜蒌、小光蛋与野瓜蒌彼此间亲缘关系较近。宁志怨等［38］也采用RAPD分子标记技术，对安徽省农业科学院园艺研究所栝楼种质资源圃中的28个性状有差异的单株进行了聚类分析研究，发现浙江省的吊瓜和安徽省的栝楼之间遗传距离较远，安徽省内栝楼种质资源较为丰富，大体可分5大类，每一类中的植物学、生物学性状上仍有较大差异，“大麻籽”和 “大麻籽二号”虽然外部形态相似，但它们之间的遗传距离较远。

3 栝楼优良品种选育研究

生产中繁殖栝楼即可播种，又可分根。因栝楼为异花传粉植物，采用种子繁殖时遗传性极易发生改变，为保持遗传稳定生产中多采用分根繁殖。但分根繁殖的繁殖系数较低，难以满足生产需要。鉴于优良种质在提高药材产量与质量方面所具有的巨大潜力，近年来，有关栝楼优良品种选育工作逐步受到了重视，并取得了一定进展，选育出了数个优良品种，但多是在农家品种的基础上通过系统选育得到的。如短脖1号栝楼新品种，表现为茎蔓节间短，结瓜早，茎蔓长1m左右就开花结果，果皮厚，数量多（一株能结10～80个瓜蒌），个大（鲜重0.25～0.75kg），产量高（每公顷产干瓜蒌约3 750～4 500kg），由于不必整枝，适宜大面积种植和套种［39］。安徽省潜山县农委以种子食用风味独特、单产高、抗性强为目标，通过单株选择、定向培育，育成了皖蒌1号和皖蒌2号新品种。皖蒌1号果实椭圆形，果皮成熟前呈草绿色、有花纹，成熟后为橙黄色，单果重250.4～268.3g，属中熟偏迟品种，全生育期210d左右，补偿性、抗病性均较强。种子大小适中，平均千粒重236.7g，出籽率10.5%，平整光滑，易于加工炒制［40］。皖蒌2号果实椭圆形，果皮成熟前呈草绿色，成熟后为橙黄色，单果重270.4～289.8g，种子干粒重195.3g，出籽率9.8%。果大皮优，果皮产出率高，商品相好，为瓜蒌皮的理想品种之一；高产稳产，2～3年生平均单产鲜果22 500kg·hm－2，折合瓜蒌皮 2 362.5kg·hm－2、瓜蒌籽 2 218.5kg·hm－2；补偿性强，抗病性好［41］。安徽省潜山县天柱山野葫芦开发有限公司通过60Co辐照栝楼块根，筛选出1个突变品系，其第2年产量达2 250kg·hm－2，果实多为圆形，果皮常有花纹。实地考察发现，辐照筛选的品系并没有达到完全的抗病效果，单个果实还不大，因此需深入进行诱变筛选［42］。

4 讨论与小结

栝楼属植物经长期演化，在花序、小毡片、果实及种子上常出现差异而形成不同的近缘类群，因此，很多分类学家曾把本属分为各组或划分成不同的属。正因如此，该属植物分类比较混杂，许多问题在国际上并未达成一致。国内学者通过研究，已在该属中发现了数个新种［43，44］。一些文献关于植物学名的记载也不统一，如长萼栝楼有的记为T.laceribracteaHayata［13］，有 的 记 为T.sinopunctataC.Y.Cheng et C.H.Yueh［15］。因此，该属植物的分类鉴定工作尚待继续深入。

虽然发现栝楼属中可药用的植物已达10余种，但经常应用、用量较大的只有栝楼、双边栝楼等少数几种，大部分植物的药用价值有待发现。近年来，贝伟剑等［45］比较了大子栝楼与栝楼的药理作用，曹焕生等［46］分析了大苞栝楼的药用价值，周涛等［47］对大方油栝楼果皮的化学成分进行了分析，从而为该属植物的综合开发利用奠定了基础。

栝楼不仅野生资源丰富，而且在不同产区长期栽培条件下也出现了多种变异类型，这些都为栝楼优良品种的选育提供了丰富的种质资源。但由于搜集和保护不力，有些种质几近灭绝，因此尽快建立栝楼种质资源库已经成为亟需解决的重要问题。

由于雌雄异株，甚至同属植物之间都可异花传粉，栝楼品种选育工作比较困难，目前仍然停留在较低水平上。要改观此局面，需注意解决如下几方面问题：（1）栝楼具有多种经济价值，既可药用，又可食用、观赏，用途不同，育种方向不同；即使同是药用，药用器官也不同，目标器官可以是果实、种子，也可以是根。因此，明确育种目标是首要问题。（2）种质评价是对种质的来源、产量、品质、适应性、农艺性状、抗病性、抗虫性等性状全面、系统的评价，但对中药材来讲，质量是第一位的。目前瓜蒌、瓜蒌子、天花粉质量指标不很明确，为保证临床有效与质量稳定，在选育品种时要慎重采用加快突变的手段，在道地产区农家品种的基础上进行系统选育与杂交育种是比较稳妥的。（3）栝楼为雌雄异株植物，在选育品种时不能只注意选择雌株，优选雄株在某种意义上更加重要。（4）进行种质鉴定要注意将传统的形态学方法与现代分子生物学技术相结合，以保证技术的实用性和科学性。（5）为保证种质遗传的稳定性，良种选育工作要与组培快速繁殖工作密切结合。既能提高育种效率，又能促进成果的快速推广应用。

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山东省农业良种工程“道地中药材种质资源收集、保存与整理”课题（2008-13）

*张永清，E-mail：zyq622003＠126.com

2010-05-04）