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第4代航天诱变板蓝根粉末显微分析
作者:王立鹏,关颖,朱艳英,郭西华,王志宙    
作者单位:燕山大学理学院,河北 秦皇岛 066004基金项目:国家自然科学基金项目(No.50575193;50875232)

《时珍国医国药》 2009年 第10期

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       【摘要】 
       目的对第4代航天诱变板蓝根药材及地面组板蓝根药材作对比分析,以期为更全面了解和深入研究第4代航天诱变板蓝根品质的变化积累资料。方法性状和粉末显微分析。结果与地面组板蓝根相比,太空组板蓝根根部明显增粗,地面组板蓝根粉末呈浅黄棕色,太空组板蓝根粉末颜色变浅,为淡白色,淀粉粒明显增多,且复粒较大,木栓细胞排列规则性较好,薄壁细胞壁变薄,直径更大等,这表明太空板蓝根中部分显微组织有一定改变。结论航天诱变有利于选育出长势良好的、根部主干明显增粗的、显微组织有一定变化的板蓝根新品种,航天诱变育种是中药材种质资源创新的快捷有效的途径之一。
       【关键词】  板蓝根; 航天诱变育种; 粉末显微鉴别
       近年来,随着世界卫生组织在全球范围内推崇传统医药,天然药物越来越被世界各国所重视,国际市场对中药材需求量激增。中药材中约80%的数量是人工栽培,栽培药材普遍存在品种混杂、种质退化、产质量降低、易遭病虫害等问题。为改变这一状况,尽快实现中药现代化,亟待各种先进技术的应用[1]。种质资源是药材生产的源头,种质的优劣对药材的产量和质量有决定性的影响。种质资源在药材优良品种形成过程中起着关键性的作用,是培育优良物种的基础[2]。要从根本上提高中药材的质量,必须加强药材种质的优选优育。航天诱变育种作为一项具有国际先进性和创新性的重大科学工程,对其开展深入研究势在必行[3]。充分利用空间技术,促进药用植物的研究,这是当代生药学上亟待解决的问题之一[4]。航天诱变有利于选育特异的、自然状态下未能发现的新变异类型,同时它为自然资源日益贫乏的当今世界提供了新的种质资源,有利于生物多样性的拓展。航天育种试验工作应该从后代群体中筛选明显变化的个体入手,数据分析也应着重在突变个体(株系)的发现[5]。在2006-09-09,中国发射成功的“实践八号”育种卫星,预示着航天诱变育种诱人的发展前景。
       
       早在20世纪60年代初期,前苏联学者就研究和报道了空间飞行条件对植物种子的影响。目前世界各国利用正在建设中的α国际空间站进行太空植物实验研究,其最终目的在于要使宇宙飞船成为“会飞的农场”。而我国空间植物学的研究与国外相比起步较晚,我国于1987年开拓了“空间诱变育种”这一新的研究领域,多年来在培育性状优良的新品种及种质资源的创新等方面取得了可喜的成果[6~8]。在太空药用植物的研究方面也取得了一定的进展[4]。最近关于第4代航天诱变射干、防风药材内在品质的研究已有文献报道[9~12]。板蓝根Radix Isatidis为十字花科菘蓝属植物菘蓝Isatis indigotica Fort.的干燥根,性寒味苦,具有清热解毒、凉血利咽之功效[13],临床上广泛用于抗病毒、抗菌,并具有抗肿瘤,增强机体免疫力的功能,抗内毒素作用。本课题组利用FTIR方法对第4代航天诱变板蓝根分析表明其中多糖类、甾体、三萜类及黄酮类化合物成分含量均有不同程度的增加。但鉴于显微分析作为一种快速、简便的中药真伪优劣的鉴别方法,在实际工作中所占有重要地位,本文报道第4代航天诱变板蓝根药材的性状鉴别、粉末显微组织的分析结果,以利于对该药材更全面的了解,对其深入研究和筛选获得优良种质资源提供依据,以期促进药用植物空间诱变育种工作的发展进程。
       1  药材与仪器
       
   
       药材:河北省安国市科崴种子公司精选板蓝根种子包装后放入“神舟”三号飞船返回舱内,并保留同样种子作为地面对照组供对比分析,返地后种于安国市科崴航天育种试验基地。在与地面对照组在相同的土壤、自然温度和光照以及相同的田间管理条件下种植,从第2代开始又对外观性状优异的单株进行严格选择,后代种成株系;经栽培及相关试验,结果显示太空组板蓝根的根比对照组粗,主根直立较长,侧根较细,根部病虫害轻,根鲜重比对照组增加15%~20%,这些结果显示了太空组板蓝根向有利方向发展的变异。但药用植物更重要的是应该对其药用部分内在品质的变化做出鉴评。为此该育种基地向本课题组提供了一棵第4代太空组板蓝根和12棵地面对照组板蓝根根部药材样品供鉴评之用。药材又经秦皇岛市药检所邸立杰副主任中药师鉴定为十字花科植物崧蓝Isatis indigotica Fort.的干燥根部。
       
       仪器:XSZ-G型光学显微镜。
       2  观察分析
       2.1  性状观察太空组和地面组板蓝根的外形见图1。
       对比观察简述如下:地面组板蓝根,根圆柱形,稍扭曲,长8~15 cm,直径0.5~0.8 cm。表面灰黄色,有纵皱纹及横长皮孔,并有支根痕;根头稍大,顶端有盘状凹陷的茎基痕,四周有叶柄残基和疣状突起。质坚实,粉性,断面皮部黄白色,木部黄色。气微,味微甘、苦。太空组板蓝根,根圆柱形,扭曲较明显,长20 cm,直径0.8~1.4 cm。表面灰黄色淡棕色,有纵皱纹及横长皮孔,并有支根痕;根头稍大,顶端有一凹窝,周边有叶柄残基,四周有叶柄残基和疣状突起。质坚实,粉性,断面皮部黄白色,木部黄色。气微,味微甘、苦。
       2.2  粉末显微特征地面组板蓝根粉末呈浅棕黄色,太空组板蓝根粉末颜色变浅,为淡白色。两组样品的粉末显微组织特征见图2。
       2.2.1  导管
       地面组:多为网纹导管、螺纹导管,直径15~35 μm,成束或单个散在;太空组:多为螺纹导管,直径20~50 μm,成束或单个散在。
       2.2.2  淀粉粒
       地面组:单粒圆球形、椭圆形及不规则形,直径2~20 μm,脐点裂缝状,复粒不明显;太空组:含量极多,单粒圆球形、椭圆形及不规则形,直径5~30 μm。脐点点状、裂缝状、三叉状或星状。大粒层纹隐约可见;复粒较大,由2~8分粒组成。
       2.2.3  木栓细胞
       地面组:其表面观呈多角形、类圆形和类长方形,排列规则,壁薄,木栓组织与栓内层细胞相连,可见块状分泌物;太空组:其表面观呈多角形、类长方形和类方形,排列规则性较地面组好,壁薄,直径更大。
       2.2.4  薄壁细胞 
       地面组:多褶皱,有的稍长,直径10~35 μm,壁薄;太空组:类圆柱,弯曲,直径25~40 μm,但其壁更薄,可以看到部分薄壁细胞中含有大量淀粉粒。
       
       两组样品中各种组织的显微特征与文献[14]所示的各组织的主要显微特征大致相符,但太空组板蓝根的显微组织确与地面组板蓝根的显微组织有一定差异。如:淀粉粒明显增多,且复粒较大,木栓细胞排列规则性较好,薄壁细胞壁变薄,直径更大等,这表明太空板蓝根中部分显微组织有一定改变。
       
       总之,对比观察表明,与地面组相比,太空组板蓝根较明显变化之处为根部主干明显增粗,淀粉粒明显增多,且复粒较大,木栓细胞排列规则性较好,薄壁细胞壁变薄,直径更大等。可见,太空板蓝根在筛选育种过程中不仅外观性状呈现出生长旺盛,植株健壮等明显优势,而且各种显微组织均有一定程度的变化。这表明板蓝根种子的基因在搭载过程中经历了太空微重力和宇宙射线等特殊空间环境的综合作用而受到一定程度的影响。
       3  结论
       
   
       第4代太空组板蓝根与地面组板蓝根相比,从外观性状看根部主干明显增粗;从显微组织方面观察到淀粉粒明显增多,且复粒较大,木栓细胞排列规则性较好,薄壁细胞壁变薄等。航天诱变育种有利于选育出生长旺盛、植株健壮,根部明显增粗产量提高的板蓝根新品种。
       
       性状和粉末显微鉴别方法作为一种方便快捷的检测方法,与傅立叶变换红外光谱、X射线荧光光谱等其它现代分析测试技术相结合,可以更全面而直观地揭示出航天诱变育种中药材的变异之处。本文对太空板蓝根的深入研究及中药材种质的创新具有重要意义,对航天诱变育种在药用植物方面的拓宽应用也有积极的推动作用。
       【参考文献】
           [1]肖培根,肖小河.中药资源与科学发展观[J].中国中药杂志,2004,29(5):385.
       
       [2]林瑞超.中药材及其饮片质量控制重点和难点[J].中药研究与信息,2002,4(2):14.
       
       [3]温贤芳,张龙,戴维序,等.天地结合开展我国空间诱变育种研究[J].核农学报,2004,18(4):241.
       
       [4]高文远,贾伟,肖培根.论空间技术在药用植物研究上的应用[J].中国中药杂志,2004,29(7):611.
       
       [5]刘录祥,郭会君,赵林姝,等.我国作物航天育种20年的基本成就与展望[J].核农学报,2007, 21(6): 589.
       
       [6]李常银,孙野青,杨谦.空间生物学研究进展[J].哈尔滨工业大学学报,2003,35(4):385.
       
       [7]龙卫平,郑锦荣.航天育种研究进展[J].长江蔬菜,2005,7:35.
       
       [8]郭治昕,赵利斌,蒋建兰,等.中药国际化现状及对策[J].中草药,2003,34(2):97.
       
       [9]关颖,丁喜峰,王文静,等.太空育种射干的X射线荧光及X射线衍射分析和表征[J].光谱学与光谱分析,2008,28(2):460.
       
       [10]关颖,杨腊虎,丁喜峰,等.第四代太空防风的X射线荧光研究[J].光谱学与光谱分析,2008,28(5): 1191.
       
       [11]关颖,郭西华,邸立杰,等.太空育种中药材防风的FTIR分析表征[J].光谱学与光谱分析,2008,28(6):1283.
       
       [12]王立鹏,关颖,杨腊虎,等.第4代航天诱变板蓝根粉末显微分析[J].时珍国医国药,2008,19(11):2585.
       
       [13]国家药典委员会.中国药典,Ⅰ部[S].北京:化学工业出版社,2005:142.
       
       [14]赵达文.常用中药材组织粉末图解[M].北京:人民卫生出版社, 1991:154.

经典中医古籍

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