湖北麥冬資源品質(zhì)與不育機(jī)理研究.pdf

1、湖北麥冬Liriope spicata（Thunb.）Lour. Var. Prolifera Y. T. Ma是中藥“山麥冬”的主要基原植物，藥用其塊根，具有養(yǎng)陰生津，潤(rùn)肺清心之功效，它是常用中藥麥冬的主流品種和湖北省的道地藥材。湖北麥冬開花不結(jié)實(shí)，在種植生產(chǎn)中只能行無(wú)性繁殖。由于長(zhǎng)期無(wú)性繁殖，種質(zhì)呈明顯的退化趨勢(shì)，嚴(yán)重影響其產(chǎn)量和質(zhì)量。本文利用本草學(xué)、植物形態(tài)學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、植物胚胎學(xué)、生藥學(xué)和分子生物學(xué)等多學(xué)科的方法和技術(shù)對(duì)湖北麥

2、冬的資源品質(zhì)與不育機(jī)理進(jìn)行研究，為優(yōu)化種質(zhì)及品種改良提供理論依據(jù)和應(yīng)用基礎(chǔ)，對(duì)于提高湖北麥冬的產(chǎn)量和質(zhì)量，提升湖北麥冬產(chǎn)業(yè)，具有重要的理論和實(shí)際意義。主要的研究成果如下：
　　 1.湖北麥冬的本草學(xué)、生藥學(xué)及RAPD分子標(biāo)記鑒定研究。
　　 本草學(xué)考證結(jié)果表明，麥冬藥用歷史悠久，而宋代《圖經(jīng)本草》及《重修政和經(jīng)史證類備用本草》收載的“隨州麥門冬”似山麥冬(Liriope)屬植物，其形態(tài)、產(chǎn)地與現(xiàn)今藥用的湖北麥冬基本一致。

3、
　　 對(duì)湖北襄樊GAP基地生產(chǎn)的湖北麥冬進(jìn)行生藥學(xué)研究，補(bǔ)充和完善了湖北麥冬的品種鑒別標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果表明，湖北麥冬與其它麥冬來(lái)源植物在形態(tài)學(xué)及細(xì)胞學(xué)上均存在一定差異。可以通過(guò)花絲是否明顯，花藥銳頭或鈍頭，子房的位置，地下走莖的有無(wú)，花葶長(zhǎng)度及花序在花后是否長(zhǎng)葉簇或小苗等形態(tài)學(xué)特征將麥冬、湖北麥冬、山麥冬和短葶山麥冬區(qū)別開來(lái)。根據(jù)塊根橫切面韌皮部束數(shù)目的多少易于區(qū)別麥冬和湖北麥冬。
　　 采用隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)DNA（RAPD）技

4、術(shù)首次從 DNA 水平檢測(cè)和分析了不同栽培措施處理的湖北麥冬、山麥冬、恩施產(chǎn)麥冬、杭麥冬和川麥冬的親緣關(guān)系和遺傳多樣性，用SPSS軟件對(duì)擴(kuò)增片斷的相關(guān)性進(jìn)行聚類分析。從100個(gè)隨機(jī)引物中篩選出10個(gè)擴(kuò)增條帶清晰、穩(wěn)定、重現(xiàn)性好和多態(tài)性明顯的引物，10個(gè)引物共擴(kuò)增出75個(gè)條帶，其中多態(tài)性條帶58個(gè)，占總擴(kuò)增條帶的77.3%。湖北麥冬不同栽培條件和組織培養(yǎng)植株的相關(guān)系數(shù)均接近1。湖北麥冬與山麥冬的相關(guān)系數(shù)在0.74～0.88之間。麥冬（杭麥

5、冬和川麥冬）與湖北麥冬和與山麥冬之間的相關(guān)系數(shù)分別為0.41～0.66和0.48～0.69。杭麥冬與川麥冬的相關(guān)系數(shù)為0.74。不同的山麥冬樣品相關(guān)系數(shù)均在0.8以上。結(jié)果表明，22種麥冬類藥用植物之間的親緣關(guān)系與形態(tài)分類結(jié)果基本一致，組織培養(yǎng)和栽培措施對(duì)遺傳關(guān)系影響不大。但產(chǎn)于不同地區(qū)（四川、杭州、湖北恩施）的麥冬間具有明顯的遺傳差異。
　　 2.湖北麥冬的傳粉生物學(xué)及交配系統(tǒng)與其不育的關(guān)系研究。
　　 考察了湖北麥冬

6、花的形態(tài)特征、花期、花粉與胚珠比、花粉活力、柱頭可授性及傳粉媒介，結(jié)果表明湖北麥冬花期為6月下旬至8月中下旬，單花花期1 d，09∶20左右開花，16∶30左右關(guān)閉。自然狀態(tài)下不存在風(fēng)媒花粉流，為蟲媒傳粉。單花花期內(nèi)柱頭都具有過(guò)氧化氫酶活性，開花后1～2 h為可授期?；ǚ塾?jì)數(shù)為25 778±9 682，花期內(nèi)散播出的花粉沒有活力。湖北麥冬花粉的畸形率為95.55%（2 066個(gè)）。湖北麥冬花粉與胚珠比Np/No為4 296±1 614，

7、為專性異交(Obligate xenogamy)的交配系統(tǒng)。
　　 結(jié)論：花粉畸形率高無(wú)活力且花粉數(shù)相對(duì)稀少，為湖北麥冬不育的生殖生物學(xué)原因。
　　 3.湖北麥冬染色體核型研究。
　　 研究結(jié)果表明，湖北麥冬為三倍體植物，其核型公式為2n=3x=54=30m+24sm(1SAT)，遺傳進(jìn)化上屬2B型。一般認(rèn)為，三倍體具有自然不育性，提示湖北麥冬“花而不實(shí)”可能是其三倍體所致。湖北麥冬核型為首次報(bào)道。我們的研究結(jié)果

8、支持湖北麥冬不應(yīng)為山麥冬的變種，而應(yīng)為兩個(gè)種的觀點(diǎn)。另外，本研究推測(cè)三倍體湖北麥冬的來(lái)源可能是二倍體與四倍體自然雜交后形成的。結(jié)論：染色體核型為三倍體是湖北麥冬不育的細(xì)胞遺傳學(xué)原因。
　　 4.湖北麥冬花粉發(fā)育與小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂行為的觀察。
　　 采用石蠟制片顯微鏡下觀察湖北麥冬花藥和花粉發(fā)育過(guò)程，常規(guī)壓片顯微鏡下觀察小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂行為。湖北麥冬小孢子母細(xì)胞減數(shù)分裂過(guò)程中染色體異常行為多表現(xiàn)為：中期出現(xiàn)單個(gè)染色

9、體游離在紡錘體外面，在后期出現(xiàn)染色體橋和落后染色體，在末期出現(xiàn)單個(gè)染色體游離在細(xì)胞核外形成微核的現(xiàn)象?；ǚ郯l(fā)育異常，產(chǎn)生大量畸形花粉。花藥絨氈層在減數(shù)分裂早期已大部分解體退化，絨氈層細(xì)胞液泡化膨大，單核小孢子敗育，花粉?；?。少數(shù)成熟花粉為2-細(xì)胞型。結(jié)論：減數(shù)分裂過(guò)程中高頻率的染色體異常行為是引起小孢子的敗育，從而導(dǎo)致湖北麥冬不育的原因。這些異?，F(xiàn)象也支持湖北麥冬為三倍體植物的觀點(diǎn)。絨氈層發(fā)育異常和提前退化是湖北麥冬花粉敗育的重要原因

10、。
　　 5.采用湖北麥冬的花藥為外植體離體培養(yǎng)再生植株。
　　 以湖北麥冬花藥為外植體，采用MS培養(yǎng)基，附加不同的植物激素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。常規(guī)壓片通過(guò)顯微鏡進(jìn)行再生植株染色體的計(jì)數(shù)分析。結(jié)果表明，MS+2，4-D 1.0 mg·L-1+KT 2.0 mg·L-1誘導(dǎo)胚性愈傷組織效果最好，愈傷組織誘導(dǎo)率可達(dá)41.07%。MS+6-BA 1.5～2.0 mg·L-1+NAA 0.1～0.3 mg·L-1適于不定芽的誘導(dǎo)，不定芽轉(zhuǎn)