何治學

丹參的雜種優(yōu)勢研究

何治學

（西華師范大學生命科學學院四川南充637001）

丹參（Bunge）是唇形科鼠尾草屬多年生草本，是我國傳統(tǒng)中藥材之一，主要分布于中國山西、河北、四川、安徽、山東等省份。文章通過山東丹參（母本）與白花丹參（父本）的雜交實驗得到F1雜交后代，并對雜交F1代在根的農藝性狀和根中的主要活性成分含量上的雜種優(yōu)勢進行了分析。研究結果：（1）雜交F1代在主根長度、主根直徑、鮮根重量等方面普遍優(yōu)于親本；（2）雜交F1代的有效成分含量與母本和父本在隱丹參酮、丹參酮Ⅰ與丹參酮ⅡA的含量上差異顯著。結論：丹參的雜交F1代與親本相比具有更好的性狀、更優(yōu)質的成分含量。

農藝性狀；有效成分；雜種優(yōu)勢；丹參

丹參（Bunge）是雙子葉植物唇形科鼠尾草屬多年生草本植物，根系肥厚，外紅色，內白色，肉質，葉常為奇數(shù)羽狀復葉，頂生或腋生為總狀花序或輪傘花序；花冠為紫藍色，苞片多為披針形，花萼為鐘形，紫色，果實為堅果，黑色，大多為橢圓形，于4月—8月開花。

丹參是我國傳統(tǒng)的中藥，其干燥的根及根莖主要用于治療心腦血管疾病、慢性腎衰竭、月經不調等[1-2]。丹參療效顯著，藥理作用廣泛，需求量逐年增加。目前，丹參育種方式以引種和選種為主，但由于其表型受環(huán)境的影響較大，從而造成育種效率低、育種進程緩慢。選育高產品種是丹參的一個重要目標，但由于產量和有效成分含量等農藝性狀都是數(shù)量性狀，其遺傳機理復雜，阻礙了育種效率的提高。本研究旨在通過對丹參形態(tài)特征的分析、藥用活性成分的測定，探討丹參的雜種優(yōu)勢，以期為丹參質量性狀和有效成分含量的研究提供理論指導，為丹參高產性狀的潛在利用與遺傳改良奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

本次實驗材料為母本山東丹參（SDDS）、父本白花丹參（BHDS）以及雜交F1代。山東丹參根為圓柱形，莖直立，為四棱柱形，具有槽，多分枝，密被多細胞長柔毛；白花丹參根肥厚，莖高400 mm～800 mm。山東丹參具小葉3片～5片，小葉片卵狀披針形，先端漸尖，基部偏斜或楔形，邊緣具有整齊或不整齊鋸齒；白花丹參小葉1片～3片，卵形或橢圓狀卵形，兩面有毛。山東丹參花萼鐘形，長約10 mm，外面下部被具腺柔毛及短柔毛，花冠紫色，較小，長15 mm～18 mm[3]；白花丹參花萼白色，有11條脈紋，花冠為白色，長約20 mm～27 mm。在有效成分含量上，與白花丹參相比，山東丹參的總丹參酮含量要更高，最明顯的是丹酚酸B、隱丹參酮、丹參酮ⅡA的含量差距。由此可見，材料在性狀和有效成分含量上差異顯著，適合用于雜交育種實驗。其中母本山東丹參與父本白花丹參種植于實驗基地中，其生長趨勢較好；雜交后代則種植于種植盆之中，具有優(yōu)良的生長條件，生長趨勢良好。

1.2 方法

1.2.1 根條農藝性狀統(tǒng)計

將栽培在種植盆中的雜交F1代丹參按編號刨土取出，去除小的無用須根，然后數(shù)出主要根段數(shù)，再用游標卡尺量出主要根段的長度和直徑并算出平均值，放入已編號的樣品袋中，最后用天平稱量鮮根重。將種于地里的親本丹參挖出，并選取優(yōu)良的根段樣本，然后將剩余的根段重新編號后種回實驗基地中。

1.2.2 有效成分含量測定

（1）丹參根段陰干/烘干

2019年12月28日將挑選出的優(yōu)良根段樣本編號放置袋中后放入烘干箱中5 d～7 d。

（2）丹參根段打粉過篩

2020年1月2日將烘干箱中的樣本取出，按編號分別用打粉機與篩子（40目）對樣本進行打粉過篩處理，然后分別放入編號袋中。注意事項：打粉時要右手拿住打粉機的蓋子，左手拿握把，斜拿于空中順時針搖晃。

（3）丹參根段成分提取

2020年1月3日對編號袋中的丹參粉進行成分提取，用電子天平分別從各個編號袋中稱量約0.15 g的丹參粉末3份放入已編好號的試管中，然后各加入25 mL 80％的乙醇。最后將試管放入超聲波提取器中進行2次超聲波提取，每次15 min左右，2次超聲波提取中間間隔3 min～5 min。超聲波是一種頻率在20 khz～50 mhz的機械波，它需要一個能量載體來傳輸。在超聲波傳播過程中，存在著正壓和負壓的交替周期。在正相中，壓縮介質的分子以增加介質的原始密度。在負相中，介質分子稀疏、離散，介質密度降低。

注意事項：第一，電子天平稱量每個樣本時，取完樣后更換稱量紙，擦凈取量勺，調整標準天平；第二，稱量樣品放在稱量紙中心位置；第三，加入乙醇后運用食指旋轉放氣法定量。

（4）過濾

用針管及過濾網對已進行過超聲波提取的試管進行過濾，每支樣品只取1 mL左右放入液相分析專業(yè)檢測瓶中。

（5）HPLC測定含量

高效液相色譜儀系統(tǒng)由儲液器、泵、進樣器、柱、檢測器和記錄器組成。儲層中的流動相由高壓泵泵入系統(tǒng)，樣品溶液通過注射器進入流動相，然后進入色譜柱。由于樣品溶液中各組分在兩相中的分布系數(shù)不同，當兩相相對運動時，它們被重復吸附，在解吸分布過程中，各組分在運動速度上存在較大差異，被分離成一個個單獨的組件，然后依次從柱中流出。當它通過檢測器時，樣品濃度被轉換成電信號并傳輸?shù)接涗浧魃希瑪?shù)據(jù)以圖形的形式被打印出來[4]。將放有樣品的檢測瓶按順序放入超高效液相色譜檢測器中檢測樣品中各成分的含量，其中，超高效液相色譜檢測器的優(yōu)點包括高分離度、高速度、高靈敏度、方法轉換簡便、易于質譜串聯(lián)。

其技術特點：第一，新型色譜填料及可填裝技術；第二，超高壓的輸液泵的使用；第三，高速采樣的靈敏檢測器；第四，使用低擴散、低交叉污染自動進樣器；第五，儀器整體系統(tǒng)優(yōu)化設計。

注意事項：第一，流動相為過濾后的水和乙腈；第二，樣品要按順序放置以及洗針的甲醇放在100號的位置；第三，先檢查檢測器；第四，選擇方法“DANSHEN2019.M”并核對洗脫參數(shù)；第五，加流動相大于等于1 L，系統(tǒng)修改參數(shù)為“1.00”（超出實際需要的量）；第六，換柱子/流動相后要沖洗約5 min；第七，接柱前流動相更改為B（100％）沖洗1 min以免柱子進水損壞。

1.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

運用Excel軟件來記錄與分析比較數(shù)據(jù)，運用到的主要公式：（1）中親優(yōu)勢（Hm）和中親優(yōu)勢率（RHm）可以用來表示雜種優(yōu)勢，每個性狀用平均值分別計算中親值（mid-parentsvalue, MPV）、中親優(yōu)勢、中親優(yōu)勢率。首先中親值是指父、母本某一性狀的平均值；其次中親優(yōu)勢是指雜種F1代平均值（Fm）與中親值的差值，即Hm=Fm-MPV；中親優(yōu)勢率是指中親優(yōu)勢與中親值的比值，即RHm=[(Fm-MPV)/MPV]×100％。（2）丹參各有效成分的含量（mg/g）=該有效成分峰面積×25/該丹參質量。

1.2.4 含水量測量

為保證有效成分數(shù)據(jù)的準確性。將打粉過篩編號的剩余樣品各稱量約0.2 g的粉末1份，并按對應編號放入樣品盛放瓶中，再將盛放瓶放入干燥箱中靜置4 h～5 h后取出稱量重量，然后第二次放入干燥箱0.5 h再取出稱量，之后第三次放入干燥箱0.5 h再取出稱量。

2 結果與分析

2.1 根條農藝性狀比較

根據(jù)表1～表4的結果，通過將雜交后代各項生物性狀的均值同雙親比較，在主根的根條數(shù)上，雜交后代優(yōu)于母本與父本，由中親優(yōu)勢的計算結果可知其優(yōu)勢非常明顯，中親優(yōu)勢率高達119.07％。在主根的根長度上雜交后代均劣勢于親本，又由中親優(yōu)勢率計算結果可知，雜交后代對于親本并無雜種優(yōu)勢，中親優(yōu)勢率為負值。在主根的直徑上，雜交后代都優(yōu)于母本與父本，由中親優(yōu)勢的計算結果可知，雜交后代雜交優(yōu)勢明顯，中親優(yōu)勢率達到31.47％。在主要根的鮮重上，雜交后代優(yōu)于母本，由中親優(yōu)勢的計算結果可以看出其優(yōu)勢并不明顯，中親優(yōu)勢率僅為9.80％。丹參的雜種優(yōu)勢非常普遍，它可以提高丹參的有效成分含量和質量。少數(shù)雜交后代對逆境具有較好的適應能力，其正向雜種優(yōu)勢表現(xiàn)優(yōu)良[5]。丹參根產量雜種優(yōu)勢的遺傳基礎非常復雜，通過合理選擇雙親可以有效地獲得較好的根產量雜種優(yōu)勢。

表1BHDS（父本）根條性狀測量結果

樣品主根條數(shù)主根長度/mm主根直徑/mm鮮重/kg BHDS1558～1608.57～23.790.30 212145～1959.61～15.910.27 38175～2708.81～15.430.26 44170～2358.99～24.740.29 55170～2008.34～18.230.28 均值717413.60.28

表2SDDS（母本）根條性狀測量結果

樣品主根條數(shù)主根長度/mm主根直徑/mm鮮重/kg SDDS118240～2955.95～13.810.13 214170～2206.94～16.260.23 318215～2356.74～16.110.33 430180～2306.90～7.520.20 523200～2059.12～13.910.26 均值212169.60.23

表3SDDS×BHDS的F根條性狀測量結果

樣品主根條數(shù)主根長度/mm主根直徑/mm鮮重/kg SDXBH 12389.417.270.24 SDXBH 23094.215.280.26 SDXBH 34587.813.750.34 SDXBH 428101.010.550.18 SDXBH 527137.818.620.36 SDXBH 63188.416.040.29 均值30.6799.815.250.28

表4SDDS×BHDS雜交F性狀的雜種優(yōu)勢

性狀SDDSBHDS中親值中親優(yōu)勢中親優(yōu)勢率 主根條數(shù)/條2171416.67119.07％ 主根長度/mm216174195-95.2-48.82％ 主根直徑/mm9.613.611.63.6531.47％ 主根鮮重/kg0.230.280.2550.0259.80％

2.2 藥用活性成分比較

通過表格對比方式對親本與雜交后代的有效成分含量進行比較，可知雜交后代的有效成分總丹參酮的含量與母本和父本差異較大。尤為突出的是隱丹參酮、丹參酮Ⅰ與丹參酮ⅡA的含量，其中母本分別為2.19 mg/g、0.51 mg/g、2.27 mg/g，父本分別為0.71 mg/g、0.34 mg/g、1.76 mg/g，雜交后代分別為2.11 mg/g、0.78 mg/g、2.86 mg/g，可見在隱丹參酮、丹參酮Ⅰ與丹參酮ⅡA的含量上，雜交后代對于兩親本有著優(yōu)良的雜種優(yōu)勢。而在迷迭香酸與丹酚酸B的含量上，雜交后代僅分別含1.5 mg/g、36.19 mg/g，母本分別含2.26 mg/g、64.67 mg/g，父本分別含2.19 mg/g，54.58 mg/g，在迷迭香酸與丹酚酸B含量上雜交后代明顯劣于母本與父本。同時，在丹酚酸A的含量上雜交后代與親本無明顯差異。

3 結論

雜種優(yōu)勢的形成機理復雜，目前還沒有得到非常清晰的闡述[6]。本實驗對丹參在生物性狀和有效成分含量上進行了雜交比較的嘗試，為加快丹參高產品系的遺傳改良進程和新品種培育提供了重要依據(jù)[7]。由于丹參屬于異花授粉植物，其遺傳基礎是高度雜合型，親本間的異質性在很大程度上決定了雜種優(yōu)勢。雜種優(yōu)勢表現(xiàn)的程度常因不同雜交組合而異，而選擇遺傳差異大的親本進行雜交，其雜交后代才能產生較強的雜種優(yōu)勢[8-11]。

由上述研究結果可知：（1）雜交后代對于親本在性狀上存在較大的雜種優(yōu)勢，在主根條數(shù)的比較上雜交后代全優(yōu)于父本；在主根平均直徑的比較上雜交后代優(yōu)于親本；在鮮重的比較上雜交后代優(yōu)于母本。（2）雜交后代的藥用活性成分總丹參酮含量優(yōu)于親本，雜交后代有著更好的品種質量。因此山東丹參與白花丹參的雜交后代有著較為明顯的雜種優(yōu)勢，可通過雜交培育出更加優(yōu)良的丹參品種。總之，研究丹參性狀和有效成分的含量的雜交遺傳機制，將為丹參育種提供重要的遺傳信息，并能有效地指導相關性狀和有效成分的改良，為進一步挖掘優(yōu)良丹參品種奠定重要基礎，從而加快丹參育種進程。

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10.3969/j.issn.2095-1205.2022.05.04

S567.53

A

2095-1205(2022)05-10-03

何治學（1997- ），男，漢族，四川宜賓人，碩士研究生在讀，研究方向為林學、水土保持與荒漠化防治。