四川省中藥材育種現狀分析△

彭芳，陶珊，周會，李歐，袁燦，施田田，吳宇，張超*

1.四川省農業(yè)科學院 經濟作物育種栽培研究所/國家中藥材產業(yè)技術體系成都綜合試驗站，四川 成都 610300；2.四川省種子站，四川 成都 610000；3.樂山職業(yè)技術學院，四川 樂山 614000

四川省素有“中醫(yī)之鄉(xiāng)”“中藥之庫”的美譽，據《四川省中藥材產業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2018—2025年)》統計，四川省中藥材蘊藏量、常用中藥材品種數、道地藥材品種數和中藥材生產質量管理規(guī)范(GAP)基地數量均居全國第一位；中藥材年產量1 020 000 t，年總產值173億元，出口額2.57億元。截至2017年，全省種植中藥材面積約424 667 hm2，單品種種植面積上萬畝(1畝≈666.67 m2)的藥材有53種，其中川芎、川麥冬等道地藥材的種植面積居全國第一。為了逐步實現藥材標準化種植，從源頭上保證中藥材種源可控及質量安全，四川省自“十一五”以來十分重視川產道地藥材的品種選育工作，已取得了顯著進步和成績。本文從四川省育種發(fā)展歷程與主要成績、育種目標和方法、育種基礎及市場化推廣等方面進行系統總結，就育種工作中存在的問題提出應對策略，以期為推動四川省中藥材品種選育和藥材產業(yè)快速發(fā)展提供參考。

1 發(fā)展歷程與主要成績

四川省在2006年成立了藥用植物品種審定委員會，制定了《四川省藥用植物新品種審定標準》，并從2006年起將中藥材品種選育納入了四川省育種攻關計劃，經歷了3個五年計劃(2006—2020年)，共有33家單位參與品種選育，形成了科研院所、大學(11家)為主體和企業(yè)、地方機構(22家)為輔助的“產-學-研”聯動的品種選育模式。截至2016年，審定了白芷、半夏、柴胡、川貝母等25種中藥材共46個品種(見表1)，具體情況如下：1)“十一五”攻關計劃由四川省農業(yè)科學院經濟作物育種栽培研究所主持，以產量為主要選育目標，開展紅花等10種中藥材資源調查和整理，發(fā)掘出一批地方良種，審定11個品種。2)“十二五”攻關計劃由成都中醫(yī)藥大學主持，提出產量和品質并重的育種目標，并積極推進新品種的示范推廣應用，審定26個品種，推廣應用面積超過20 000 hm2[1]。3)“十三五”攻關計劃由中國科學院成都生物研究所主持，2016年審定9個“十二五”育成的品種，從2017年開始四川省暫停了中藥材的審定工作，2018年出臺《四川省非主要農作物品種認定辦法》，2019年底四川省啟動了中藥材品種認定工作。“十三五”的育種目標是在關注《中華人民共和國藥典》指標成分含量的同時，部分品種增加了提高抗病性的選育；同時為培育突破性品種深入開展了一系列機制研究。例如：柴胡內參基因的篩選及驗證[2]，鐵皮石斛中多糖生物合成途徑的闡釋[3]，川芎轉錄組簡單重復序列(SSR)分析與基于表達序列標簽的簡單重復序列(EST-SSR)標記的開發(fā)[4]，這些工作對加快四川省中藥材品種改良具有重要意義。

表1 2006—2016年四川省審定的中藥材品種

續(xù)表1

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2 育種目標和方法

經過十余年發(fā)展，四川省中藥材品種選育的目標已從最初單純追求產量逐漸向產量與品質并重的方向轉變。在已審定的46個中藥材品種中，以高產為目標的品種有42個，高產、高成分含量[《中華人民共和國藥典》(以下簡稱《中國藥典》)指標成分]并重的品種只占4個，新品種的總體增產幅度為3.83%～230.37%。在高產品種中川貝1號、黃絲郁金1號、川白芷1號和川天麻金烏1號的增產幅度在34.90%～73.55%，川科斛1號和川射干1號分別增產217.70%和230.37%。當品種目標以產量和品質并重時，包括麥冬等4個新品種增產幅度均在30%以下，但在《中國藥典》指標成分含量方面有較為突出表現。例如川麥冬2號水浸出物和總皂苷含量分別比對照高2.70%和29.35%，川科斛2號總多糖含量比對照高18.19%，南銀1號綠原酸含量比對照高21.40%，川天麻金紅1號醇浸出物和天麻素含量分別比對照高20.60%和93.30%。此外，一些品種的抗性特征也有所描述：川科斛1號的抗病性較強，綠芎1號抗病性強，川附2號田間表現對白絹病、霜霉病的抗性較好，南銀1號田間表現抗根腐病、白粉病、蚜蟲，寶膝1號耐寒性強。但這些抗性特征均是大田調查的結果，缺乏標準的鑒定。

四川省已審定的中藥材品種其選育方法主要是系統選育和引種馴化。育種材料主要來源于引種優(yōu)良品種、野生特異單株或農家品種。系統選育是一種利用現有品種群體中出現的自然變異，特別是本地區(qū)推廣的優(yōu)良品種中的有利自然變異，從中進行選擇，具有方法簡便、選育速度快的優(yōu)點。但由于該育種方法培育出的品種遺傳背景較為單一，大面積推廣種植后，存在病蟲害爆發(fā)的潛在危險。同時，由于系統選育是從現有自然群體中篩選優(yōu)良個體，不能創(chuàng)造新的基因型，也難以直接獲得有重大突破的品種。

3 育種基礎

近十多年來，四川省的中藥材育種工作由過去的隨機性、間斷性向計劃性、持續(xù)性的方向發(fā)展。自啟動四川省中藥材育種攻關計劃以來，參與該攻關計劃的11個科研院所和大學先后建立了數個中藥材種質資源圃，為四川省道地藥材遺傳改良研究打下了堅實基礎。2017年，在國家支持下，四川省建立了國家中藥材產業(yè)技術體系成都試驗站和綿陽試驗站，川產道地藥材的資源、育種和繁育研究得到相對穩(wěn)定的支持。雖然中藥材品種選育工作取得了一些成績，但與之配套的良種繁育技術研究滯后，規(guī)范化、標準化的基地建設才剛起步。目前，只有秦艽等5種藥材的繁育技術規(guī)程制定了地方標準。

4 市場化推廣

中藥材新品種的種子種苗繁育是中藥材規(guī)范化生產的源頭工程[5]。但由于中藥材單品種面積小，各地重視程度不高，加之種植技術要求高，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)缺乏中藥材種植技術服務的專業(yè)人才，嚴重制約了中藥材新品種推廣工作的開展。目前，省內還沒有專門從事中藥材種子種苗經營的企業(yè)，種子種苗仍然是中藥材生產的副產品，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)農業(yè)技術服務站沒有將中藥材品種推廣納入工作計劃，因此中藥材新品種推廣工作進展緩慢，應用面積十分有限。

5 展望

中藥材品種選育是中藥材生產中十分重要的環(huán)節(jié)，也是中藥材基地建設中最薄弱的環(huán)節(jié)[5]。雖然四川省在這方面起步較早，但仍有75%以上的川產道地藥材沒有優(yōu)良品種。因此，亟待從育種方法和目標、遺傳基礎等方面開展深入研究，培育更多遺傳穩(wěn)定、品質優(yōu)良、抗性強的川產道地藥材新品種，從源頭上推進中藥材的有序、安全、有效生產。

5.1 系統選育為主，輔助應用其他選育方法

目前，四川省已選育的46個藥材品種中，采用系統選育方法的有44個，是一種極為有效的方法。2019年四川省正式發(fā)布了《四川省中藥材產業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2018—2025年)》，包括了86種四川省道地藥材，其中還有66種藥材沒有審定(認定)新品種，因此，應繼續(xù)堅持以系統選育為主，快速從自然混雜群體中選出良種并推廣，盡快提高四川省藥材良種化率。另一方面，為了加速四川省中藥材種子產品盡快商品化和產業(yè)化，在輔助應用其他選育方法中應重點考慮雜交育種和雜種優(yōu)勢利用。近年來，通過該方法已選育出金銀花、丹參、紅花、天麻、桔梗等藥材的優(yōu)良品種，大幅度地提升了藥材的品質和產量[6]。目前，四川省在采用系統選育方法選育出川貝母、川牛膝、天麻等新品種的同時，對其遺傳特性有了較為清晰的認識，積累了一定數量的親本材料，可以探索開展雜交育種或雜種優(yōu)勢利用。

此外，從用藥安全性考慮，國家市場監(jiān)督管理總局在2018年發(fā)布的《中藥材生產質量管理規(guī)范(修訂草案征求意見稿)》中明確提出，對于種間雜交品種原則上是禁止的，除非作為提取單體成分的原料開展的育種。對于轉基因和人工誘變加倍等育種技術選育的中藥材品種，禁止用做飲片，但可以作為提取單體成分的原料藥。因此，可以對提取成分明確且有較大需求的藥材開展相關探索性研究，如川貝母等名貴藥材。

5.2 重視藥材品質育種和抗性育種研究

優(yōu)質優(yōu)價已成為中藥材發(fā)展的趨勢，因此開展品質育種是實現藥材優(yōu)質的主要途徑之一。藥材品質不僅包括外觀性狀和《中國藥典》指標成分，其他活性成分和藥效也是其重要品質特征。如伍賢進等[7]提出了中藥譜效育種理論，以生物效價檢測藥理藥效、以化學指紋圖譜和譜效分析評價有效成分種類和含量，并確定質量控制的關鍵性成分，利用這種綜合評價方法探索性地開展了新品種“湘白魚腥草”選育，這為進一步探索其他川產藥材品質育種研究提供了良好借鑒。

隨著農藥減施工作的推進，以及《中國藥典》2020年版增修訂藥材和飲片檢定通則中加強對藥材農殘和重金屬限量標準的要求，中藥材抗性育種，特別是抗病蟲育種顯得尤為重要。目前，四川省在該領域研究不足，尚沒有突出的抗性品種，而其他省已取得一定成績，如山東的西洋參品種“三抗1號”(抗旱)和太子參品種“抗毒1號”(抗花葉病毒病)，浙江的浙貝母品種“浙貝2號”(抗灰霉病和干腐病)，云南的三七品種“苗鄉(xiāng)抗七1號”(抗根腐病)[6，8-9]。因此，亟待加強川產藥材的種質資源收集和抗性鑒定，重點對附子(白絹病、根腐病)、川芎(根腐病、菌核病)、黃連(褐斑病、炭疽病)等開展系統的抗病性鑒定，為選育抗性品種奠定良好基礎。

5.3 加強基礎研究，探索分子標記輔助育種

目前，四川省在藥材品種選育過程中獲得了一批較純的資源材料，可以在此基礎上選擇一批中藥材開展全基因組測序、次生代謝產物合成相關基因定位和克隆、遺傳圖譜構建等基礎研究，為分子標記輔助育種奠定基礎。分子標記輔助育種能有效提高選擇的效率與預見性，但在藥用植物上的研究才剛起步。目前，國內已開展了桑樹[10]、黃花蒿[11]、羅漢果[12]、北柴胡[13]、長春花[14]、丹參[15]、石斛[16]和菊花[17]8種藥用植物連鎖圖譜研究，丹參[18]和石斛[19]已有數量性狀位點(QTL)定位研究報道，三七[9]和紫蘇[20]的2個品種利用單核苷酸多態(tài)性(SNP)分子標記輔助鑒定指導新品種選育。但對于構建高精度連鎖圖譜，還需要進一步擴大研究的群體數量和標記數量，并運用大量群體來跟蹤重組事件。同時，也需要高通量的表型觀測技術來進行精確的表型數據收集[21]，以便充分發(fā)揮分子標記技術輔助進行田間選擇的準確性和高效性，最終加快藥用植物的育種進程。

5.4 加強中藥材新品種的種子種苗繁育推廣示范工作

為了更好地銜接基礎研究和市場化推廣，需要加強種子種苗企業(yè)與科研院所聯合，利用選育的中藥材新品種，采用“三圃制”(株行-株系-原種)等良種繁育方法，開展新品種的種子種苗保純繁殖研究，建立滿足市場需求的中藥材良種繁育基地，向藥農和栽培基地提供優(yōu)良品種。在市場化推廣過程中，考慮到四川省中藥材種類繁多，且大多數藥材為多年生，每種藥材投入經費和技術人員相對較少，需要更多激勵資金促進新品種轉化應用；同時，為保證資源圃、示范基地的穩(wěn)定運行及育種工作的持續(xù)開展，也需要從政策和經費上得到持續(xù)的支持。