中药丹参不育系的植物学特征研究

周国莉 ，杨先国 ，刘应蛟 ，徐 贝 ，曾晓艳 ，喻亚飞 ，刘塔斯 *

（1.深圳罗湖区中医院，广东 深圳 518001；2.湖南中医药大学，湖南 长沙 410208；3.湖南中医药高等专科学校，湖南 株洲 412012）

中药丹参不育系的植物学特征研究

周国莉1，杨先国2，3，刘应蛟2，徐 贝2，曾晓艳2，喻亚飞2，刘塔斯2*

（1.深圳罗湖区中医院，广东 深圳 518001；2.湖南中医药大学，湖南 长沙 410208；3.湖南中医药高等专科学校，湖南 株洲 412012）

目的对湖南产丹参中新发现的不育株系Hn-D型的植物学特征进行研究。方法对丹参正常株系与不育系的植物学特征、花的结构及显微特征进行形态学比较研究。结果根据花冠颜色及花药的形态、大小以及花丝的长度，可将其分为2个类型，即Hn-D1和Hn-D2，这2种不育类型均属于雄性不育；花药开裂，但无花粉粒散出，自交座果率为零，而杂交座果率为100%。其中Hn-D1的花冠为粉红色，为首次新发现的丹参不育系。结论初步研究表明Hn-D不育系为雄性不育系，可作为丹参的优良育种材料。

丹参；不育系；植物学特征

丹参(Salvia miltiorrhiza)为唇形科(Labiatae)鼠尾草属(Salvae)植物，以根及根茎入药[1]，是我国传统大宗药材。中药丹参具有祛瘀止痛、活血通经、清心除烦等功效，在临床上用于冠心病、脑栓塞、心绞痛、肝硬化及妇科病等的治疗。全世界约有丹参1 000种，我国约有83种、25个变种、9个变型，该属药用40 余种(含变种、变型)[2-3]。

在丹参的种植过程中，存在着丹参大面积品种混杂退化问题。利用丹参群体中存在一定比例雄性不育株的有利条件，直接利用不育系培育杂交种，再通过根系无性繁殖方式固定杂种优势，这将为丹参良种培育开辟一条快速而有效的新途径。作者在丹参基地中发现了丹参不育株，并对其进行了进一步观察研究。目前，舒志明对丹参不育系Sh-B的植物学特征进行了研究[4-5]，本试验所发现的不育株与该结果有一定的差异，为新的丹参不育株系。本文就这种不育株系(暂定名为Hn-D)的植物学特征研究结果作报道，旨在为该材料的进一步利用奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料

本试验采用栽培品种丹参原植物为研究材料。在栽培中发现花药发育畸形的不育植株，以丹参原植物中正常可育植株（简称CK）作为对照。

1.2 方法

1.2.1 丹参不育单株的繁殖方法 将发现的不育株挂牌编号，于11月下旬采挖出根系，分株系切成长度为8 cm左右的长段，每株栽种1～2行，次年春季出苗后进行观察记录。首先对每个株系无性繁殖后代的植物学特征、开花习性、花器官的外部形态等进行观察、测量和拍照，并与原植物中正常可育植株进行比较和描述。

1.2.2 丹参不育株系的分类 根据花冠颜色、花药形状和花丝的长短，将所发现的不育株系后代分为2种类型，定名为Hn-D1和Hn-D2。

1.2.3 丹参不育株系的显微形态观察 分别选取2种类型的不育株系和对照各5株，于始花期挂牌，当花朵完全开放时定点取样，每株选择主花序上、中、下3个部位花各2朵，用游标卡尺测量花瓣上下唇、花丝和花药的长度；并对花药进行显微镜观察，并用数码相机照相。

1.2.4 丹参花的自交和杂交授粉座果率考察 选取不育系和正常丹参的花朵各30朵，选用花粉对其柱头进行人工授粉，将毛刷先刷雄花后，轻刷柱头，套上塑料袋，实验结束后，收取果实，计算结实率。

2 结果与分析

2.1 丹参不育系的植物学特征

丹参不育株后代，在植株外形，根、茎、叶的形态与结构、植株个体高度以及花序、花冠形态方面均与对照基本相同，主要差异表现在花的颜色、花器官的大小以及花药和花丝的长度等方面。

不育株系的花序均为轮伞花序，长10～30 cm，小花排列紧密，花梗较短。花萼绿色，呈钟形，先端二唇形，上唇阔三角形，先端二尖齿裂，萼筒喉部密被白色绒毛；Hn-D1的花冠为粉红色，Hn-D2的花冠为淡紫色，二唇形，上唇直立，呈镰刀状，下唇较短，先端分裂，中央裂片较两侧裂片长且大，又作二浅裂；雄蕊2个，干瘪而瘦小，花药长 1.4～2.2 mm，三角形或线形，内无花粉粒，花丝长约3～5 mm，略呈弧形，花药二室，线形或三角形，花药与花丝之间呈丁字型；雌蕊的花柱伸出花冠外，柱头2裂，裂片不相等。

2.2 可育花与不育花的主要特征比较

正常可育株的花朵开放时花是紫色，二唇形，上唇直立，花瓣较大，雄蕊花药中有大量的鲜黄色花粉粒散出，用手指捻，黄色花粉粒明显可见。

丹参不育株的花冠外形虽然与正常可育株基本相似，Hn-D1的花最小，花冠颜色为粉红色；Hn-D2的花比正常花朵小，颜色为淡紫色，而且花丝较短，花药干瘪而瘦小，线形。Hn-D1、Hn-D2花朵长度较短，花开放时，花药中基本无花粉粒或有很少花粉粒，用手指捻，无和少黄色花粉粒。如图1-图3所示，见封三彩图。

2.3 可育丹参与不育丹参在花瓣、花药、花丝以及颜色等形态方面的特征比较

表1和图中可以看出，两种不育系的花丝和花药明显短于正常可育株，花药的颜色黄棕色，有皱褶，干瘪，花朵大小和花药、花丝长度顺序依次为Hn-D2>Hn-D1。正常株的花药棕黄色，类圆形，饱满。见表1。

表1 3种丹参花器官外部形态的比较

2.3 丹参花粉的显微形态观察比较

通过对丹参的花药及花粉粒的显微观察发现，正常株系花药中有大量的黄色花粉粒，花粉粒呈扁球形、近圆形，表面粗糙，有网状纹饰和网眼。而不育系Hn-D1和Hn-D2的花药中未见花粉粒，可见Hn-D1的药隔颜色较浅，中间有少量的棕色块；而Hn-D2的药隔颜色较深，为棕褐色，中间有较多的棕色块，如图4所示，见封三彩图。

2.4 30朵花的自交和杂交后实验结果比较

选用正常丹参的花粉对丹参不育系的柱头进行人工授粉，结果座果率为100%。用不育系的花粉对其柱头进行人工授粉，座果率几乎为零。

图1丹参花器官的外形

图2去掉花冠上唇的丹参花器官外形

图3丹参不育花和可育花的纵剖面

图4丹参正常可育与不育株的花药显微图

3 结论

3.1 本实验丹参不育系的特点。在自然条件下，出现一定频率的雄性不育，在高等植物中是一种较为普遍的现象[6]。舒志明报道了丹参不育系Sh-B的植物学特征及花粉的发育过程，与Sh-B不育系比较，本研究中的丹参不育系的花丝与花药均较短，花冠较小。

3.2 首次发现具有粉红色花瓣的植株丹参。不育株系在花冠颜色、花瓣的上下唇大小等方面有不同，根据这些差异，将不育株系分为Hn-D1和Hn-D22种类型。基于Hn-D1花冠颜色粉红色，尚属首次在栽培丹参中发现。

3.3 实验结果说明不育系中的花药不产生有生育功能的花粉，但柱头有授粉能力，能够结果产生种子。因此，采用丹参不育系材料进行杂交，减少人工授粉中除去花药的过程，培育杂交优势，将有利于进行丹参优良种质资源的育种。

3.4 雄性不育系材料的发现是杂交育种优势利用的基础。生产中发现的不育系Hn-D型，可以利用其特点，培育新品种，发挥其杂交优势，应对种质资源的混乱以及栽培中的病虫害，不育株系的发现为培育丹参新的种质资源，保存和保护以及利用都具有重要的意义。

[1]中华人民共和国卫生部药典委员会.中华人民共和国药典[S].北京：中国医药科技出版社，2010：52.

[2]肖小河，方清茂，尹国萍，等.药用鼠尾草分布式样与丹参药材道地性[J].中草药，1999，29(增刊)：121.

[3]肖小河，方清茂，夏文娟，等.药用鼠尾草属数值分类与丹参药材道地性[J].植物资源与环境，1997，6(2)：17-21.

[4]舒志明，梁宗锁，孙 群，等.丹参不育系Sh-B的植物学特征[J].西北农林科技大学学报，2007，35(7)：175-179.

[5]舒志明，梁宗锁，孙 群，等.丹参雄性不育系Sh-B的鉴定与花粉发育过程的解剖学研究[J].西北植物学报，2006，26(11)：2 202-2 207.

[6]谢潮添，魏冬梅，田惠桥，等.高等植物雄性不育的细胞生物学研究进展[J].植物生理与分子生物学学报，2006，32(1)：17-23.

（本文编辑 杨 瑛）

Botanical Characteristics of the Sterile Lines from Salvia miltiorrhiza

ZHOU Guoli1,YANG Xianguo2,3,LIU Yingjiao2,XU Bei2,ZENG Xiaoyan2,YU Yafei2,LIU Tasi2*
(1 Luohu District Hospital of Traditional Chinese Medicina,Shenzhen,Guangdong 518001,China;2.Hunan University of Chinese Medicine,Changsha,Hunan 410208,China;3.Hunan College of Traditional Chinese Medicine,Zhuzhou,Hunan 412012,China)

ObjectiveObservation is performed to study the newly discovered male sterile plants from Danshen Produced in Hunan. Methods Botanical characteristics, structure of flowers and microscopic characteristics from a male sterile and fertilelineofSalviamiltiorrhizawere investigated.ResultsAccording to the corollaceous colors,morphologies and sizes of their anthers,and their filament lengths,the male sterility plants of Hn-D could be divided into two sterility types:Hn-D1 and Hn-D2.Both sterility types were male sterility ones.But Hn-D had diverged anther with no microspore,its self-pollination rate was zero and cross-pollination rate was 100%.Hn-D1 with pinkish corolla is a newly discovered sterility type.ConclusionThe preliminary study showed that Hn-D was a male sterility germplasm and can be used as good breeding material.

Salvia miltiorrhiza;sterile line;botanical characteristics

*刘塔斯，教授，博士研究生导师，E-mail：liutasi@126.com。

R282.5

A

10.3969/j.issn.1674-070X.2014.11.005.018.03

2014-07-21

教育部高等学校博士点专项科研基金(20124323110003)；湖南省科技厅科技计划资助项目（2010sk3013）；湖南省中医药管理局科研基金资助项目（201105）；湖南教育厅药学重点学科。

周国莉，女，副主任中药师，研究方向：中药鉴定与质量控制研究。