药用型和食用型桔梗定向选育的研究进展※

蒋 桃 祖矩雄 李兰岚

（湖南食品药品职业学院中药学院，湖南 长沙 410208）

桔梗 [platycodon grandiflorum(Jacq.)A.DC.]为桔梗科多年生草本药用植物，最早记载于《神农本草经》。其根药食兼用，具有宣肺、利咽、排脓之功效，也可制作成泡菜等功能性食品，花亦作为插花使用，现开发成为集药用、食用、观赏于一体的大宗药材和经济作物，市场需求量极大。

1 桔梗的资源分布

野生桔梗自然生长于海拔2 000米以下的向阳处草丛和灌丛中，在我国大部分地区、前苏联、东西伯利亚地区、朝鲜半岛和日本半岛有分布。随着桔梗需求量的增大和人们的过度采挖，现已广泛栽培。目前，中国西南地区种植面积最大，以华北的质量最好。安徽、河北、河南、四川、江苏、浙江和内蒙古等省份种植的规模也相对较大。此外，根据不同的产区，有南桔梗和北桔梗之分，但是没有明确的划分标准。金世元[1]、陈京荔等[2]认为南桔梗主产于江苏、浙江、安徽、湖南、四川、贵州等地，多为野生。北桔梗主产于东北三省、河北、山西、内蒙古等地，全为野生。而李国清等[3]则认为生长在华东地区如安徽、江苏等地的桔梗称为南桔梗。桔梗因其广阔的资源分布，为其种质资源的保护和进化提供了有利条件，同时为新品种选育提供了遗传物质基础。

2 桔梗的种质研究

桔梗资源的分类利用以及新品种的选育必须依赖现有关键性桔梗种质资源的研究。国内桔梗种质资源研究主要集中在农艺性状观察、化学成分分析和分子生物学技术等3个方面。

2.1 基于农艺性状观察 桔梗农艺学性状研究，通常采用根粗、茎粗、株高、主茎叶片数、叶长、叶宽、分枝数、花冠直径、结果率等指标。严一字等[4]发现紫花桔梗根粗、侧根数、单根鲜重平均值高于白花桔梗，但差异并不很明显，且两种花色桔梗平均根长无差异。薛均诚[5]研究发现紫花桔梗和白花桔梗的株高和茎粗无明显差异，但紫花桔梗主茎叶数、分枝数、茎叶鲜重等明显高于白花桔梗。李美善等[6]通过对矮秆紫花桔梗与高秆白花桔梗进行杂交，结果桔梗株高表现出数量性状遗传的基本特征，均呈连续分布的趋势，而花色遗传符合一对相对性状的遗传规律。农艺性状的遗传研究是种质资源研究的重要内容，有关桔梗农艺性状的对比研究主要集中在紫花桔梗和白花桔梗两个品种及其杂交后代上，紫花桔梗在农艺性状上总体上要优于白花桔梗，这对桔梗种质改良和新品种选育具有重要指导意义。

2.2 基于化学成分分析 通过对化学成分的研究，可阐明化学成分与物种亲缘的关系，寻找新的优质种质资源。何晓梅[7]对25种不同来源桔梗种质资源的总皂苷含量进行研究，发现桔梗种质资源之间总皂苷的含量有差异，紫花桔梗种质资源的总皂苷的含量比白花桔梗高。仉劲等[8]对不同桔梗品种的氨基酸、可溶性糖、蛋白质、总酚、类黄酮等成分进行测定，发现粉花桔梗中含人体必需氨基酸总含量稍高于紫花桔梗的含量，认为粉花桔梗可作为药食两用新品系进行推广种植。王新军等[9-10]认为不同产地的桔梗中桔梗皂苷D含量和多糖含量存在一定相关性，通过多指标评价不同产地的桔梗药材质量，可为桔梗药材的选用提供依据。由此可见，不同桔梗种质在化学成分上存在差异，可以作为桔梗种质资源的评价标准，可为定向选育食用和药用两种桔梗新品种提供依据。

2.3 基于分子生物学技术

2.3.1 蛋白质电泳技术 酶是一类有特殊功能的蛋白质，控制着植物形态（表现型）和代谢产物的合成。李喜凤[11]、王新军[12]、石俊英[13]发现同一种桔梗药材的蛋白质电泳谱稳定性、重复性良好，不受产地与年限的影响；不同产地桔梗的蛋白质同工酶存在数量和活性强度的差异；不同产地桔梗之间存在遗传差异性，电泳可作为桔梗科植物亲缘关系鉴定和发育阶段研究的可靠方法。因此，利用蛋白质电泳技术研究桔梗种质资源及其相互关系，在桔梗的种质资源分类及品种选育等方面具有重要意义。

2.3.2 DNA指纹图谱技术 农艺性状是对形态 (表现型)进行观察，而通过对DNA遗传物质的深入研究，可直接比较不同种质间遗传基础物质的差异，获得丰富控制形态 (表现型)的内在遗传信息，为新品种培育提供细胞学水平的选择依据和物质基础。王立平等[14]通过RAPD方法对紫花桔梗和白花桔梗进行了鉴别。魏建和等[15]采用RAPD技术分析发现栽培中的桔梗种质资源是混杂的。严一字等[16]利用RAPD方法将24个种质资源分为7类亚群。桔梗种质资源的聚类结果与地域性有一定关系的结论也得到郭靖等[17]对桔梗种质研究的证实。在基因方面，吴松权[18]、于莹等[19]研究发现SRAPP等分子标记技术可用于桔梗种内基因遗传多样性的研究。以上研究结果表明，在寻找品种间遗传物质的差别上，DNA指纹图谱技术为中药材桔梗种质资源的分类与鉴定开辟了一条新途径。

3 桔梗的育种技术

种质资源是成功选育新品种的基础，筛选出产量高、品质优良、抗逆性强的新品种是桔梗育种的主要目标。到目前，杂交、诱变、多倍体诱导、基因工程、定向选择等传统与现代生物技术相结合的育种技术在桔梗选育研究上都有探索。

3.1 杂交育种 王志芬[20]、刘自刚等[21]先后发现了桔梗的雄性不育材料，为培育出优质高产的桔梗杂交品种奠定坚实基础。李美善等[22]研究认为杂交后代在各组间及各性状间优势明显。魏建和等[23]利用利用杂交技术培育出了生长势强、产量高、抗立枯病的应用价值各异桔梗新品种。杂交可以使不同桔梗品种的基因重新组合，形成各种不同类型，为选择桔梗新品种的培育提供丰富的材料。

3.2 空间诱变育种 植物通过航天育种太空诱变后，其遗传物质大多会发生变异。高文远等[24]研究了卫星搭载对桔梗超微结构的影响，发现空间辐射后桔梗的细胞核和叶绿体等超微结构发生了变化。王文静[25]、郭西华等[26]对第4代太空诱变桔梗种的微量元素、非晶态有机物及其含量比较分析后发现，桔梗经诱变后其Zn、Mn、皂苷、甾体、多糖类、桔梗酸、脂肪油、脂肪酸、挥发油、木质素、氨基酸等含量有所增加。由此可见，空间诱变能提供自然进化过程中难以产生的、不易发现、特异的新型种质资源，可为桔梗新品种的选育开辟一条新途径。

3.3 多倍体育种 多倍体育种作为植物倍性育种的一种重要手段，有着不同于其他育种方法的特殊性和优势，经诱导获得的多倍体植株通常表现出株型大、生长势强、成分含量高等特点。高山林[27]、彭向东等[28]发现四倍体桔梗植株表现出了多倍体植株的巨大性、高产性及高含量的特性。刘利等[29]认为桔梗同源四倍体具有较好的遗传稳定性，为桔梗多倍体育种技术的发展和生产应用提供了依据。但由于多倍体的不育特性，目前还没有可用于推广种植的多倍体桔梗品种。

3.4 基因工程育种 药用植物基因工程技术在提高抗病性、抗逆性、有效成分含量和改善药材品质等方面有着广泛的应用。张美萍[30]、刘伟华等[31]用发根农杆菌对桔梗叶进行转化，获得了转化根及其再生植株，为筛选有益农艺性状的个体和培育桔梗新品种奠定了基础。王义等[32]用农杆菌PRi9402转化筛选出一个增殖率高的发状根无性系（P9C3）和具有良好农艺性状的再生植株。尽管基因工程技术在改良药用植物、丰富药用植物种质资源等有着良好的发展前景，但其安全性、药用价值是否改变等尚存争议。

3.5 定向育种 根型对桔梗药用和食用商品价值均有影响，食用以根条长、肥大、无分杈、脆嫩者受加工户和消费者青睐。除考虑根型外，不同种质的化学成分的种类和含量差异较大。药用桔梗一般以桔梗皂苷的含量高低作为主要质量评价指标，而食用桔梗则偏向于考虑多糖、氨基酸、粗纤维等营养成分及口感。

我国学者在药用型和食用型桔梗新品种定向选育方面已有探索并取得初步成效。高文远等[33]从紫花桔梗中筛选出一种蔗糖和果糖含量较高，适合作为食品加工使用的倒伏型桔梗。巩毅刚等[34]选育出了药用食用兼观赏的野生桔梗优良品种“九桔兰花”，并探索出了该品种的高产家植技术。李挺等[35]从桔梗品种的变异单株中选育出了高产药食兼用桔梗新品种——“太桔1号”。朱彦威等[36]从河南大别山流域农家桔梗种质中选育出了尤其适合食用的新品种“鲁梗1号”。姜明慧等[37]针对药用型和食用型桔梗的不同要求，定向选育出了食用型和药用型优良四倍体桔梗品系，但由于目前田间繁殖难的问题而未能推广种植。

4 小结

丰富的种质资源是选育新品种的基础，不同桔梗种质资源为培育优质高产的桔梗新品种提供了多样化的遗传物质。国内外虽有学者进行了不同桔梗种质资源的研究，但定向筛选出作为药用和食用的桔梗种质资源的研究有待深入开展。在新品种选育方面，利用各种育种技术选育出了许多不同优良特性的桔梗新品种或种质材料，为定向选育食用型和药用型桔梗积累了很好的研究基础，却真正用于推广种植的两种不同类型的桔梗品种很少，尤其缺乏专门用于食用的桔梗优良品种。因此，定向选育食用型和药用型桔梗优良品种有待进一步研究。