金银花种质资源及品种选育研究进展
作者: 李磊 谭政委 余永亮 董薇 鲁丹丹 杨红旗 许兰杰 李春明 杨青 安素妨 梁慧珍摘要 金银花是我国常用大宗中药材,具有悠久的栽培历史和丰富的种质资源,然而现在存在种质混杂退化、种质创新不足、育种手段落后等问题,限制了金银花产业的进一步发展。总结了金银花的种质资源分布概况及在表型性状、分子遗传多样性、品质性状和品种选育等方面的研究现状,分析了目前金银花种质资源及品种选育研究中存在的问题并提出展望,以期为加快金银花育种进程提供参考。
关键词 金银花;种质资源;品种选育
中图分类号 S 567.7+9 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2022)17-0001-04
doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2022.17.001
开放科学(资源服务)标识码(OSID):
Research Progress on Germplasm Resources and Breeding of Lonicera japonica Thunb.
LI Lei,TAN Zheng-wei,YU Yong-liang et al
(Sesame Research Center,Henan Academy of Agricultural Sciences,Zhengzhou,Henan 450002)
Abstract Lonicera japonica Thunb.is a commonly used bulk Chinese herbal medicine in China,with a long cultivation history and rich germplasm resources.However,there are some problems such as hybrid and degradation of germplasm,insufficient germplasm innovation and backward breeding methods,which limit the further development of honeysuckle industry.This paper summarized the distribution of honeysuckle germplasm resources and the research status in phenotypic traits,molecular genetic diversity,quality traits and breeding,analyzed the problems existing in the research of L.japonica germplasm resources and breeding,and put forward the prospect,in order to provide reference for speeding up the breeding process of L.japonica.
Key words Lonicera japonica; Germplasm resources;Breeding
金银花为忍冬科忍冬属植物忍冬( Lonicera japonica Thunb.)的干燥花蕾或初开的花,又名“二花”“双花”,是我国常用大宗中药材。金银花药用历史悠久,《中国药典》2020年版一部中亦有收载,并因其清热解毒、疏散风热等功效,而广泛应用于痈肿疔疮,喉痹丹毒,热毒血痢,风热感冒,温病发热等症状的临床治疗[1]。现代研究发现,金银花中含有大量的挥发油类、黄酮类、有机酸类、环烯醚萜苷类及三萜皂苷类等化学成分,并且具有抗抑菌、抗氧化、抗病毒、免疫调节等多种药理作用[2]。金银花临床应用广泛,据统计500多个临床组方和200多种中成药中均含有金银花,临床应用的感冒类中成药中有70%都有应用金银花;除作为中药使用外,金银花在食品、保健品以及化妆品等行业亦有广泛应用[3]。
1 金银花种质资源研究进展
1.1 金银花种质资源概况及分布
全球忍冬属植物约有200种,我国有98种,其中曾作为金银花商品来源的植物包括亚种和变种在内不下17种,又以忍冬分布最广,销量最大[4]。1963年版《中国药典》开始收载金银花,并且规定其基原为忍冬科植物忍冬;1977年版《中国药典》对金银花基原进行修改,除忍冬外增加了红腺忍冬 (Lonicera hypoglauca Miq.)、山银花 (Lonicera confusa DC.)及毛花柱忍冬 (Lonicera dasystyla Rehd)3种基原;2005年版《中国药典》又将金银花基原修改为忍冬,其余几种均划为山银花药材基原;此后历版药典收录金银花基原均只有忍冬一种[5]。我国金银花分布甚广,全国大部分地区均有野生资源分布。目前金银花商品药材主要来自人工栽培,主产于河南、山东、河北3省,此外全国多省市也有引种栽培[6]。河南是我国金银花传统道地产区,习称“密银花”或“南银花”,河南金银花主产于郑州市的新密、荥阳、巩义和新乡市的封丘、原阳、辉县等地,此外,许昌、洛阳以及焦作、信阳、南阳的部分山区也有栽培。主要有毛花系、鸡爪花系和野生银花系三大品系,其中“封丘大毛花”“原阳一号”“豫封”系列及“鸡爪花”系列等品种具有较大的种植规模[7]。山东亦是我国重要的金银花产区之一,已有300 余年的金银花栽培历史,特称“东银花”,其道地产区主要集中在临沂市的平邑县、费县,苍山、蒙阴、临沭、枣庄、日照等地也有种植。主要有大鸡爪花、小鸡爪花、大毛花、小毛花、红裤腿及野生忍冬等十余种资源类型[8]。河北省金银花主产于巨鹿地区,与河南、山东相比,巨鹿的金银花栽培历史相对较短,但是发展迅速,目前已发展成为我国金银花主产区之一。巨鹿金银花主栽品种“巨花一号”是经过长期筛选育成的适应当地气候条件的优良品种[9]。
1.2 金银花种质资源表型性状研究
金银花不仅野生资源丰富,而且在长期的驯化栽培过程中,形成许多不同类型的地方品种,形态差异很大。李建军等[10-11]通过观察13个金银花种质的叶形态、表皮毛的长短、密度和气孔器的大小、密度及花蕾形态等特征,发现不同种质金银花叶和花蕾的形态特征存在一定差异,可以作为不同类型金银花种质划分的依据。邵林等[12]比较分析了11种不同种质忍冬的主要植物学性状,发现不同种质忍冬植株的枝条长度、平均着花节间长、花蕾重量、苞片长度和长宽比等指标间具有明显的差异,可以作为不同忍冬种质的划分依据;而枝条直径、花蕾数目、苞片长度和宽度等指标则差异较小,可以作为部分种质的划分依据。张山山等[13]通过对41个金银花栽培种质的35个农艺性状进行调查统计和数量分类,最终筛选到了16个金银花种质分类的关键性状,并将其分为6类:第1类为叶形和株型,第2类为花蕾性状,第3类为被毛及新枝颜色,第4类为花梗长度和新枝节间长度,第5 类为花期,第6类为花型和花丝颜色。周洁等[14-15]应用扫描电镜对不同品系金银花种子和花粉粒的微形态进行了观察,并结合宏观观察和测量进行特征比较,发现花粉粒的赤道轴长(E)、花粉粒极轴长(P)、种子的极轴、赤道轴、极轴/赤道轴、百粒重和表皮凹陷直径等特征与金银花不同品系的亲缘关系之间具有一定相关性。
1.3 金银花种质资源分子遗传多样性研究
与表型性状相比,分子标记能够更直接的反映分子水平上的遗传变异,更精准的揭示种间、种内的差异,近年来在金银花种质资源遗传多样性的研究中得到了广泛应用。郭庆梅等[16]利用6对引物组合对13种不同忍冬种质进行AFLP分析,结果表明13种不同种质在分子水平上存在较大差异,存在丰富的遗传多样性,研究还发现,AFLP聚类结果与忍冬的地理分布密切相关,表现出明显的地域相关性。Fu等[17]应用RAPD分子标记技术对5个不同地区的金银花种质进行遗传多样性分析,聚类分析结果显示5个不同地区金银花品种的相似系数为0.586~0.769,且遗传距离分析发现5种金银花种质间的遗传关系并不是只与地理分布相关。He等[18]应用8个ISSR多态性引物对山东、河南、河北、四川等地的21份种质进行遗传多态性、相似性和聚类分析,共扩增出267条多态性条带,遗传相似系数为0.481 6~0.911 8,21个品种通过聚类分析可以被分为2个类群,说明ISSR标记可以有效区分种间和种内变异。侯立娜等[19]利用SSR分子标记技术对35份药用金银花种质资源进行遗传多样性分析,聚类分析结果显示,当遗传相似性系数为0.250时,可将35份种质分为4类。并选用Jyh 73、Yjyh 51、Yjyh 53、Yjyh 89、Yjyh105 5种引物组合的多态性数据构建了金银花的指纹图谱,实现了对这些金银花品种的快速鉴定。朱凤洁等[20]选用22对SSR引物对58种来自20个不同产地的金银花种质进行扩增,并通过筛选到的7对扩增带型稳定、多态性强的引物成功构建了金银花种质资源DNA身份证。曾慧杰[21]基于GBS简化基因组测序技术,获得了29份忍冬属种质的共859 714个有效单核苷酸多态(SNP),并通过系统进化树、主成分和群体遗传结构分析,将29份忍冬属种质分为中国北方忍冬、中国南方灰毡毛忍冬和美国观赏忍冬。
1.4 金银花种质资源品质研究
不同种质金银花中主要活性成分的种类及含量均存在一定差异,是影响其品质的重要因素。谭政委等[22]测定了5个不同品系金银花中绿原酸、异绿原酸A、异绿原酸C、木犀草素、木犀草苷、芦丁和总黄酮的含量,发现不同品系金银花所含成分均有所差异,且各成分间存在一定的相关性。刘亚等[23]采用GC-MS对3个不同品种的金银花精油组分进行分析,检出了125种挥发性化合物,并确定了其中118种化合物的结构,分析发现不同品种金银花的精油组分和相对含量有很大差异。沈娟等[24]通过建立高效液相色谱法同时测定了9种不同种质资源金银花中7种有机酸及断氧马钱子苷的含量,发现灰毡毛忍冬中的绿原酸含量和红腺忍冬中的断氧马钱子苷含量均高于忍冬,具有单成分优势。朱凤洁等[25]应用UPLC-MS/MS指纹图谱对41批金银花种质资源的化学成分进行比较分析,根据系统聚类分析和代谢物相似系数MS对不同种质金银花的代谢谱进行一致性评级,结合遗传一致性分级结果综合分析发现,金银花种质资源间的遗传一致性要高于化学一致性,并且其代谢物谱的一致性会随着遗传一致性的提高而升高。黄娜[26]应用UPLC Q-TOF MS定性分析了5个栽培品种金银花中的112个化学成分,发现不同品种金银花中的酚酸类成分、黄酮类成分及环烯醚萜类成分差异较小,但是皂苷类成分差异显著。齐大明等[27]建立了能同时分离金银花中22种化学成分的图谱,并基于该指纹图谱对河南封丘不同品种金银花进行质量评价,发现不同栽培品种忍冬的成分含量存在明显差异,其中豫金1号和北花1号药材质量较优,具有进一步开发利用的潜力。
2 金银花品种选育研究
2.1 选择育种
金银花种质资源丰富,野生和栽培群体中存在很多变异类型,从各主要产区的现有种质中进行选择育种,既能保证安全性,也比较符合中药材的道地性要求,是目前金银花新品种选育的主要手段。山东北花农业科技有限公司通过系统选育的方法从山东平邑金银花的自然变异株中选育出金银花新品种“北花一号”,该品种直立性强,花枝节间短,花枝多,而且花蕾期长,可以大幅度降低采摘成本[28]。“中花1号”是临沂市农科院从野生金银花中选育得到的金银花新品种,与大毛花相比,该品种直立性强、结花枝多、徒长枝少、开花量大、产量优势明显[29]。山东亚特生态技术有限公司收集了国内外186份不同的忍冬种质资源,在此基础上先后选育了“亚特”“亚特红”“亚特立本”3个金银花优良品种,并通过了国家林业局林木品种审定委员会良种审定[30]。杨红旗等[31]在河南金银花传统道地产区新密市开展金银花种质资源调查期间,发现当地栽培的金银花芽变枝条节间较母树枝条缩短1/3~1/2,并选育出金银花新品种“密银花1号”,多年生产试验结果显示,该品种综合生产能力显著高于封丘大毛花。封丘县联合河南省农业科学研究院经过资源普查和多年品种选育,育成了金银花新品种“封花1号”,该品种具备产量高、抗病能力强、品质优等多种优点[32]。巨鹿县自20世纪70年代先后从山东、河南等地引进很多品种,经技术人员多年改良培育,培育出适合当地种植的金银花品种“巨花一号”,并在巨鹿县及周边地区获得广泛推广种植[33]。