药用植物抗逆性反应的分子遗传机制研究△

王超群，梁乙川，陈士林，李孟芝，董林林*

1.中国中医科学院 中药研究所，北京 100010；2.兰州大学 药学院，甘肃 兰州 730000

近年来，随着人们健康观念的转变和新型药用剂型的发展，中药逐渐在国际范围内被认可，并且在保健品、化妆品、食品等方面的市场需求量也急剧增长。然而，药用植物在生长过程中遭受的各种逆境，如病虫害、高温、低温、干旱、盐碱等，可能会导致药材产量减少甚至失收，或者对药用植物的生长发育造成影响，使其品质降低甚至失去药用或商品价值[1-4]，造成严重的损失。为有效增加药材产量、提高药材品质，迫切需要培育出可以在多种逆境下健康生长的药用植物。因此，解析植物能够适应各种逆境的调控基因以及相应分子机制对提出更有效的药用植物改良策略非常重要。

1 植物抗逆类型及其分子机制

1.1 抗生物胁迫类型及其分子机制

微生物在植物生长环境中无处不在，有的可以独立生存，也有的会与宿主共生或者寄生宿主使宿主致病。与各种微生物的长期共存，使植物逐渐进化出复杂精细的防御系统以防止被感染致病。近年来，研究人员经常将植物抗病性与哺乳动物的免疫进行比较，引入“植物免疫”概念。显然，哺乳动物免疫机制与植物抗病机制之间存在根本差异，虽然植物缺乏哺乳动物所具备的适应性免疫[5-6]，但在植物体内，主动防御微生物病原体的系统包括许多复杂的防御信号通路，一部分可以在感染部位的局部提供保护，而另一部分则在整个植物体内提供系统抗性，包括未感染的远端组织中[7-10]。局部抗性又包括在物种水平对非寄主病原体的抗性、对毒性病原体的基础抗性以及对无毒(Avr)病原体的种族特异性抗性[11-13]。当植物细胞质膜上的模式识别受体(PRRs)识别病原菌表面的病原相关分子特征(PAMP)时，可以诱导产生基础免疫，即病原相关分子特征触发的免疫(PTI)，而菌株特异性AVR蛋白直接或间接地与同源植物抗病(R)蛋白相关联时，会产生特异性抗性，即效应因子触发的免疫(ETI)[14-16]。

1.1.1非特异性的免疫反应

1.1.1.1 非寄主抗性 某一植物物种对一种致病微生物物种的所有个体都有的抗性被称为非寄主抗性，即物种水平上的抗性。它是植物抗病过程中最基本、最持久的广谱抗病形式[17-18]。植物存在的物理屏障，如叶片角质层，可以防止大多数病原菌进入植物组织，但是仍然有部分病原体可以通过一些天然开口，例如气孔，或者植物表面的伤口进入质外体空间[18]。在这里，植物防御系统发挥作用，可以限制病原体的生长繁殖。除了细胞壁、蜡质层、相关的酶和抗菌素等一些预先存在的防御外，植物还会进一步发生诱导性非寄主防御反应[19-20]。

植物对致病菌产生的非寄主抗性可分为两种类型，一种是不会产生任何明显的症状，而另一种则会导致局部细胞坏死并引起迅速的超敏反应[7，11，20-21]。有研究表明多胺是烟草在感染非寄主病原体P.cichorii后引起超敏反应的重要ROS源[22]。也有报道显示，线粒体中脯氨酸的分解代谢过程，特别是吡咯啉-5-羧酸盐(P5C)的富集，可以引起伴随着ROS积累和胼胝质沉积的特征性超敏反应样病变[20，23]。Senthil-Kumar等[23]的研究结果显示，脯氨酸分解代谢过程中参与P5C合成的鸟氨酸δ-氨基转移酶和脯氨酸脱氢酶与拟南芥防御非寄主病原体过程相关。他们发现相应编码基因(δOAT、ProDH1和ProDH2)的突变体在非寄主病原体侵染时超敏反应发生迟缓，活性氧(ROS)的产生减少，并且损失了部分非寄主抗性。

ROS在植物对病原体产生非寄主抗性过程中发挥着重要的作用。Kiraly等[7]通过研究证明超氧化物在白粉病感染的小麦中的富集时间远早于在同一品系小麦感染无毒白粉病时的富集。除了NADPH氧化酶在非寄主病原体感染植物时活性增强外，乙醇酸氧化酶(GOX)介导的光呼吸过程产生的ROS也在植物发挥非寄主抗性时累积[24]。Sang-Keun等[21]研究发现在拟南芥感染非寄主病原体P.syringaepv.Tabaci时，GOX的编码基因(AtGOX3、AtHAOX1和AtHAOX2)被高度诱导，产生大量ROS，并引起超敏反应。

植物细胞壁上胼胝体的沉积是防御非寄主病原体时常见表现形式。胼胝体的沉积过程依赖于活性氧的累积[25]、激素信号传导[26]以及吲哚芥子油苷的生物合成[27]。Raksha等[28]报道了烟草中参与非寄主抗性的一种新基因NbNHR2，并且在拟南芥中发现了两种直系同源物——AtNHR2A和AtNHR2B，这两种基因的拟南芥突变体对烟草假单胞菌的非特异性病原体敏感，而且在胼胝体沉积方面存在缺陷，通过进一步的研究表明，AtNHR2A和AtNHR2B位于叶绿体中并相互作用，因此研究者们提出AtNHR2A和AtNHR2B是叶绿体介导的免疫信号传导途径的新成员，其在非寄主抗性期间介导细胞壁中的胼胝体沉积以响应非寄主病原体。

植物还可以通过利用甾醇类物质控制营养外排，减少非寄主病原体赖以生存的原生质体中的营养物质来抑制病原菌的生长[29-30]。Wang等[30]发现下调甾醇生物合成过程中的关键酶——角鲨烯合成酶(SQS)的活性后，植物细胞营养外排增加，从而促进了病原菌的生长，使植物对少量丁香假单胞菌和野油菜黄单胞菌病原体的非宿主抗性降低；同时，通过研究证明了SQS通路下游相关基因(Atcyp710A1)的突变促进了病原体P.syringaepv.Tabaci(烟草野火病的致病因子)和P.syringaepv.Syringi在拟南芥中的生长。对于此过程，研究者们猜测可能是通过改变细胞质膜的渗透性实现的。

除了以上之外，PTI和ETI在非寄主抗性中也发挥着重要的作用。例如，拟南芥中的模式识别受体AtFLS2可以有效识别非寄主病原体丁香假单胞菌pv.Phaseolicola，有助于拟南芥对该病原体发挥非宿主抗性[31]。而拟南芥有效识别非宿主病原体丁香假单胞菌的效应因子hopAS1则触发了ETI[32]。

1.1.1.2 基础抗性 这种形式的抗性发生在宿主-病原体相互作用的早期，是通过细胞表面的模式识别受体(PRR)识别在微生物和病原体中广泛存在而植物中不存在的分子特征，即病原体或微生物相关的分子模式(PAMP/MAMP)，来触发的抗性[33-34]。目前，细菌鞭毛蛋白N端的保守区域(flg22)和延伸因子Tu(EF-Tu)是研究最多的PAMP[35-36]。脂多糖、肽聚糖、harpins、坏死和乙烯诱导多肽-1、源于真菌的几丁质寡糖等是存在于微生物中并且可以被PRR识别的其他PAMP[37]。目前已经表征的PRR相关结构域有富含亮氨酸的重复序列(LRR)、赖氨酸基序(LysMs)和表皮生长因子(EGF)样结构域。通常，LRR可以结合蛋白质或肽，例如在拟南芥中flg22和EF-Tu的识别分别依赖于受体类蛋白激酶FLS2和 EFR。LysMs结构域主要结合糖类，如肽聚糖和几丁质。EGF样结构域则用于结合寡聚半乳糖醛酸[34]。植物PRRs识别入侵病原体的PAMPs分子之后激活一系列信号传导过程，如丝裂原活化蛋白激酶信号传导途径、水杨酸/茉莉酸信号传导途径等，从而迅速引发多种防御反应，如感染部位胼胝体的沉积、ROS和酚类化合物的富集以及相关防御基因的激活等[38-39]。有研究报道了经过工程改造后表达拟南芥EFR的转基因番茄和烟草能够检测到来自病原菌的EF-Tu蛋白并诱导有效的防御反应[40]。

1.1.1.3 小种非特异性抗性 可以有效对抗真菌感染的非特异性抗性有两种重要形式，一种是种族非特异性抗性，主要对大麦白粉病的几种致病菌产生防御[7]。由Mlo基因的隐性等位基因(mlo)编码，作用持久[41]。大麦Mlo基因编码的跨膜蛋白(Bax抑制剂-1)是程序性细胞死亡和对白粉病发挥抗性的负调节物，过度表达可导致mlo基因介导的对大麦白粉病抗性的破坏[42]。相关研究表明功能性Mlo基因也存在于双子叶植物拟南芥中，因此，mlo基因介导的对白粉病的非特异性抗性可能是植物中的普遍现象[43]。而第二种形式是与限速和慢孢子形成有关的抗性。当宿主对致病菌易感并且被成功感染时，植物发挥相应防御导致真菌繁殖体的产生非常缓慢而且水平较低。这种形式的抗性在植物中是广泛存在的，例如在锈病或马铃薯晚疫病的致病菌感染时植物产生抗性，使真菌的繁殖速度减缓[44]。由mlo基因介导的非特异性抗性发挥作用时，主要通过形成增厚的细胞壁限制病原体的生长[7]。上述非特异性抗性都与HR无关，但是一些早期的研究表明，ROS在发挥mlo基因介导的非特异性抗性后的叶片细胞中积累，但它们的作用尚未被明确证实[45]。

1.1.2 特异性的免疫反应 虽然植物具备包括PTI在内的非特异性抗性，但是在自然界中，一些病原体的效应因子可以通过抑制宿主的PRR识别来克服这一防御层。因此，植物在长期过程中进化出了可以识别病原体效应因子的抗性蛋白(R蛋白)，并触发另一水平的防御反应，即ETI。

病原体无毒基因(AVR)编码的效应因子，由Ⅲ型分泌途径(T3SS)进入植物细胞，通过发挥相应作用来抑制PTI[46]。例如丁香假单胞菌P.syringae中的一些效应因子，如AvrPtoB可以对FLS2进行泛素修饰，抑制细菌鞭毛蛋白的识别；AvrPphB则可以特异性降解PTI过程中的相应激酶，抑制信号的传递[47]；效应因子HopI1可以抑制水杨酸的累积，影响通路的信号传递，降低宿主对病原体的抗性[48]。

目前将已经鉴定出来的R蛋白根据结构域的不同分为两类。第一类R蛋白具有核苷酸结合位点(NB)并且富含亮氨酸重复序列(LRR)，与果蝇的Toll受体和哺乳动物的白细胞介素(IL)受体的中一些蛋白质同源[49-50]。丁香假单胞菌P.syringae的效应因子AvrPto和AvrPtoB在番茄中与NB-LRR家族蛋白Prf相互作用；效应因子AvrB、AvrRpm1、AvrRpt2 和AvrPphB与拟南芥中的NB-LRR蛋白RPM1、RPS2和RPS5相互作用，均引发抗性[51]。第二类R蛋白是胞外LRR，包括受体类似蛋白、受体类似激酶和多聚半乳糖醛酸镁抑制蛋白。R蛋白识别效应因子后，信号转导被激活，病原体的生长受到抑制，该过程可能与HR和细胞坏死有关[7]。目前关于R蛋白识别效应因子过程的原理主要有两种解释。其一是直接识别，即植物R蛋白对相应的病原体AVR蛋白直接识别，例如水稻稻瘟病致病菌的效应因子AvrPita和R蛋白Pi-ta被证明产生了直接作用[52]。但是从目前的相关研究可以看出，这种直接识别在植物体内并不常见，而更为普遍的是另一种“防卫假说”，也就是病原体的效应因子通过与植物中的相应靶蛋白作用，可能会导致靶蛋白的构象变化，使靶蛋白可以作用并激活宿主R蛋白，从而完成间接识别[7]。拟南芥中R蛋白在未感染的健康植物中因为抑制蛋白的负调节作用而受到抑制，感染假单胞菌后，Avr蛋白可能是通过改变该负调节因子(靶蛋白)的磷酸化状态使其构象发生了变化，或者是直接将靶蛋白水解，使R蛋白从被抑制的状态中释放出来，从而实现间接识别，激活信号传递，实现对病原体的防御。例如现已证实，拟南芥中的靶蛋白RIN4至少控制两条R蛋白-AVR蛋白识别通路，即AvrRpm1/AvrB-RIN4-RPM1 和AvrRpt2-RIN4-RPS2，两条途径分别是通过磷酸化和水解蛋白来激活抗性的[53]。

1.1.3 系统获得性抗性 当植物R蛋白直接或间接识别病原体的效应因子，激活ETI时，感染部位通常会产生HR，引起程序性细胞死亡(PCD)，除此之外，病原体AVR蛋白还诱导一些信号物质的产生，如水杨酸(SA)，壬二酸，甘油-3-磷酸等，通过信号传导使植物未感染的远端组织中病程相关(PR)基因表达以保护植物其余部位免受继发感染，这种现象称为系统获得性免疫(SAR)[54-55]。植物中SAR赋予的免疫“记忆”可持续数周至数月，甚至更久。与ETI相反的是，SAR与PCD无关，相反可以促进细胞存活[55，56]。

SA是SAR信号传导过程中的重要信号分子。在病原体感染植物后，SA迅速在体内累积。研究发现转NahG(水杨酸羟化酶)基因的烟草在烟草花叶病毒感染时，远端组织无法积累SA也不能诱导SAR的产生，与正常烟草相比坏死更多[57]。另外，转录因子也参与SAR的信号传导过程。其中NPR1(病程相关基因非表达子1)和WRKY是SA信号传导途径的两种重要的转录因子。SA可以促使NPR1活化和向细胞核的转移，通过和TGA转录因子相互作用引起抗病基因的表达[58]。WRKY则是通过PR基因启动子区域的W盒(C/TTGACC/T)来调节相应基因的表达[59]。可移动信号在韧皮部的运输是SAR发生的关键，但是研究表明SA并不是可移动的信号分子。通过相关实验证明SA可以在病原体初次侵染的组织中转变为气体信号MeSA，被运输到系统组织后，MeSA又重新转化为SA发挥作用[60]。而Truman等[61]则发现当拟南芥受到病原菌感染后，JA在韧皮部迅速累积，系统组织中的JA含量也在短时间内上升后又恢复正常水平，相反SA的含量却没有明显变化。因此，研究者们猜测MeSA和JA可能是SAR发生过程中的可移动信号分子。

1.2 抗非生物胁迫类型及其分子机制

植物在生长过程中会遇到影响正常生长发育的各种非生物逆境，长期的演化过程使植物逐渐形成了对这些不利环境因子的适应能力，称为抗逆性，主要分为避逆性和耐逆性。避逆性是植物在时间或空间上建立障碍以避开不良环境胁迫。耐逆性指植物通过产生相应的应激反应使植物在各种环境胁迫下，没有或只是造成了相对较小的伤害[62]。植物应对非生物胁迫时产生的信号传递包括受体偶联磷酸转移、磷酸肌醇诱导的钙震荡、胁迫应答基因的转录激活等[62-63]。

低温环境通过植物细胞中的钙离子信号调控相关信号的传递[64]。目前已知植物主要通过ICE1-CBF-COR转录级联信号途径来适应低温环境。在感受到低温信号后，ICE1(CBF 表达诱导剂1)激活CBF(C重复结合因子)基因的表达，随后CBF转录因子促进一系列冷应答(COR)基因的表达，从而表现出对低温的耐受能力[64-65]。

盐碱和干旱主要是通过相关离子和渗透压的变化使脱落酸(ABA)在植物体内累积而影响植物生长的[66-67]。ABA是植物调控各种非生物胁迫耐受时的重要激素[68]。以PYR/PYL/RCAR为受体的实验中表明，在正常情况时，蛋白磷酸激酶SnRK2s的活性被蛋白磷酸酶PP2Cs抑制，植物正常的生长，当受到环境胁迫时，植物体内ABA含量升高，并作用于PYR/PYL/RCAR受体，构型发生改变后能够与PP2Cs结合，进而使SnRK2s的磷酸化活性得到释放，活化的SnRK2s可以通过一系列的相互作用激活抗胁迫基因的表达，实现植物对非生物胁迫的耐受[62，69]。

植物面对各种环境胁迫，在长期的演化过程中，逐渐形成了通过表观遗传修饰调控信号感知、转导以及相关基因表达。各种非生物胁迫因素可以通过调节特异的siRNA来控制基因的表达[70]。相关实验对拟南芥和烟草进行高盐、寒冷以及ABA处理后，发现植物均可以通过改变染色质的形态应对各种环境胁迫[71]。这种表观遗传修饰调控通常是在植物面对突然变化的环境时做出的快速反应，以此应对不良的环境胁迫[62]。

2 转录因子家族对抗逆基因的调控机制

植物抗逆基因的转录调控是植物防御反应研究中重要的领域。转录因子也称为反式作用因子，通过与相应基因启动子区域和增强子特异性相互作用，改变靶基因的染色体结构，调节相应基因的转录和表达。转录因子通过调控多个与植物抗逆相关的基因表达，促进抗逆基因发挥作用，改善植物的抗逆性。参与植物抗逆反应的转录因子有 bZIP(碱性区域亮氨酸拉链)类、MYB(禽成髓细胞瘤病毒致癌基因同源物)类、AP2/ERF(乙烯应答元件组合蛋白/因子)类、WRKY类以及NAC类转录因子，见表2[95-96]。

表1 植物抗逆种类和相关分子机制

2.1 bZIP类

碱性区域亮氨酸拉链蛋白(bZIP)是转录因子中较大的家族之一[72]。几乎在所有真核生物中都存在含有bZIP结构域的蛋白。在病原体诱导植物产生SAR的SA信号传递过程中，bZIP转录因子家族成员TGA蛋白与NPR1相互作用调节PR基因的表达，此外，TGA还可以与一些基因启动子中的TGACGT顺式作用元件结合来调控基因的表达。

植物在应对环境胁迫时，bZIP转录因子参与依赖于ABA的信号通路，调节下游靶基因的表达[73]。目前，大豆中已经鉴定出131个bZIP基因并将其命名为GmbZIPs，其中1/3上的基于可以对4种环境胁迫即ABA、高盐、干旱和低温中的至少一种产生响应。Liao等[74]分别将大豆的4种bZIP基因转到拟南芥中过度表达，发现植物对高盐和低温胁迫的耐受性均增强。Ying等[75]得到了一个玉米bZIP基因ZmbZIP72，将其转到拟南芥中表达发现植物抗旱性和耐盐性增强，过表达后种子对ABA和渗透胁迫的敏感性也增强。

2.2 MYB类

禽成髓细胞瘤病毒致癌基因同源物(MYB)是植物中最大的转录因子家族，一般由DNA结合域、转录激活域和负调节区NRD功能域组成[76]。MYB转录因子在病原体诱导植物产生抗性过程中发挥调控作用，如通过MYB转录因子基因AtMyb30在拟南芥及烟草中的转基因实验证明，该基因调控植物在受到病原菌侵染时产生HR[77]。烟草中由Myb1基因编码的信号复合物，可参与PR基因的激活和植物的抗病反应[78]。除此之外，MYB类转录因子如拟南芥的AS1、烟草的NSPHA、玉米的RS2，还可以在JA为信号分子的抗性反应中调控相关功能基因的表达，实现植物对病原菌的防御。

MYB参与植物对各种不良环境胁迫的应答。Feng等[79]的研究证明，拟南芥中在根的柱鞘细胞中特异性表达的MYB68基因，在高温环境下活性增强，被激活表达。SEO等[80]认为拟南芥的MYB96基因在对干旱胁迫的响应过程中发挥作用。相关实验将水稻Osmyb4基因在拟南芥中的表达，发现转基因植物对干旱、高盐等胁迫的耐受性显著提高[81]。而且拟南芥、玉米和紫苏灌木中的一些MYB基因还可以参与植物光信号传导途径。

2.3 WRKY类

在植物中特有的WRNK类转录因子最主要的结构特点是高度保守的WRNK结构域。WRKY转录因子识别特定的核苷酸序列 (T)(T)TGAC(C/T)片段(即w-盒)。由于与植物防御相关的基因，如PR、NPR1基因，启动子区域都包含w-盒元件，WRKY转录因子在调控植物防御反应上起着重要作用[82]。拟南芥中WRKY转录因子可以在病原菌侵染时，使植物中与非寄主抗性反应、基础防御反应、特异性抗性反应和系统获得性抗性相关的基因表达上调。AtWRKY29/AtWRKY22基因在拟南芥PRR与鞭毛蛋白相互作用的信号传递途径中作用于PAPK的下游，参与介导拟南芥对病原菌的防御反应[83]。

对于WRKY转录因子家族在植物应对非生物胁迫中的调控作用，Rizhsky等[84]研究证明，大麦HvWRKY38基因参与对低温和干旱胁迫的应答，在低温条件下该基因的表达会暂时上调，但在冰冻和干旱条件下表达会持续上调。Zhou等[85]证明了拟南芥中的转录因子GmWRKY54能增强植株对干旱和盐胁迫的耐受性；GmWRKY21能增强耐寒性；GmWRKY13能增强植物抗盐性。Qiu等[86]发现水稻在受到ABA以及高盐、干旱、低温和渗透胁迫时，QsWRKY45基因出现高表达。

2.4 AP2/ERF类

AP2/ERF类转录因子存在于所有的植物中，具有AP2/ERF结构域[87]。AP2/ERF类转录因子可以提高植物对病原菌的抗性。胡椒中AP2/ERF基因CaPF1在拟南芥中的过表达可以提高对植株丁香假单胞菌的抗性[88]。在烟草中过表达GmERF3基因可以激活植物PR基因的表达，提高对TMV等的抗性。

AP2/ERF的亚族DREB类转录因子在植物适应非生物胁迫过程中发挥重要的作用。拟南芥中的一些DREB基因如DREB1A/CBF3(A-1)基因过表达时可增强植株对干旱、高盐和低温的耐受性；过表达DREB2A(A-2)基因可显著提高植物对干旱胁迫的抗性[89]。在遭遇不良环境胁迫时，羊草的LcDREB3a基因参与ABA和非ABA信号转导途径，在转基因拟南芥中过表达羊草LcDREB3a可提高抗旱和抗盐能力[90]。

2.5 NAC类

NAC类转录因子N端存在一个高度保守的NAC结构域[91]。对于NAC转录因子参与植物抗病防御反应的调控作用，陈娜等[92]的研究发现，SmNAC基因的表达降低了茄子对青枯病的抗性，而且在SmNAC过表达的植株中，SA含量明显低于正常植株，由此可以猜测SmNAC是通过抑制SA的合成降低了茄子对青枯病的抗性。Chen等[93]的研究则发现大麦中的转录因子HvNAC6可以增强大麦对白粉病的抗性。

NAC转录因子在植物对不良环境胁迫的响应过程中具有重要的调节作用。Mao等[94]在拟南芥中过表达TaNAC67基因后，发现植株对干旱、高盐和低温胁迫的耐受能力显著增强。余海霞等[95]获得了芒果转录因子基因MiNAC，并且利用荧光定量技术检测了MiNAC基因在对植株低温、高盐和干旱胁迫处理后的表达，发现在3种胁迫下表达均显著上调。

表2 植物中主要抗逆相关的转录因子家族

3 抗逆基因在药用植物研究中的应用

在药用植物中有很大一部分为多年生植物，生长和发育易遭受生物和非生物胁迫，严重影响药材质量和产量[97]。药用植物抗逆品种的选育是解决上述问题的重要方法和有效途径[98]。近年药用植物抗逆基因挖掘和抗逆分子机制解析，为抗逆基因在品种选育中的应用打下坚实理论基础。通过抗逆基因筛选抗逆品种，使抗性基因研究具有实际意义。由于药用植物杂合度较高、生长周期较长、育种目标特殊等原因，导致传统育种方式周期长且效率较低。分子育种将现代分子生物技术运用到传统育种方法中，使表型和基因型有机结合，具有快速、高效、准确等特点，可显著加快具有抗逆基因新品种的选育，保障和提升中药材品质[99]。

目前，随着高通量测序技术的运用，基因组、转录组测序工作相继展开，药用植物遗传信息的不断挖掘，为抗逆基因的筛选提供了海量信息资源，为分子育种在药用植物抗性品种选育中的运用奠定了基础。分子育种主要包括分子标记辅助育种、基因工程育种和分子设计育种[100]，其中分子辅助育种研究较深入且应用较广。药用植物抗逆品种选育中，分子标记辅助育种是利用分子标记与抗性基因紧密连锁的特点，通过检测分子标记来确定抗性基因是否存在，进而快速选择具有抗性的目标品种。分子标记辅助育种是一种准确性高、育种时间短的新型品种选育方法。

目前RFLP(限制性片段长度多态性)、RAPD(随机扩增多态性 DNA)、SNP(单核甘酸多态性)、SSR(简单重复序列)、ISSR等各种分子遗传标记技术在药用植物中的应用已经深入展开。各种分子遗传标记技术都有优缺点。例如：RAPD 需要DNA 量少、多态性高、实验操作简单，但不能区分显性纯合和杂合的基因型、结果的重复性差，而AFLP 则可靠、高效，但引物需要标记、对技术与设备要求高、标记分布不均匀。因此，应根据具体选育的药用植物品种合理灵活的选择分子遗传标记技术。例如，陈中坚等[101]利用DNA标记辅助育种结合系统选育方法，培育出三七抗病新品种，该研究基于简化基因组测序技术检测出抗病群体的特异SNP 位点，利用与三七抗根腐病相关的SNP 位点筛选出抗病群体进而辅助系统选育，获得的抗性新品种对根腐病致病菌F.oxysporum表现出明显抗性，发病率显著降低。李军等[102]从西红花球茎转录组测序数据中进行SSR 信息分析并开发了SSR标记。对丹参基因组的SSR、SRAP和ISSR等位点进行分析[103-104]，构建了遗传连锁图谱并开发了相应引物[104]。这些分子遗传标记的开发为分子标记辅助育种奠定了基础。目前，分子标记辅助抗逆品种选育在农作物中研究报道较多，但在药用植物中进展缓慢，相关研究报道较少。分子标记辅助育种是一种准确性高、育种时间短的新型品种选育方法，能保障药用植物在逆境中正常生长和发育，完成有效成分积累，具有广阔的运用前景。

4 展望

药用植物的药材产量和品质受到各种生物与非生物胁迫的影响，抗逆品种的选育就显得尤其重要。分子育种作为一种高效、快速、准确的新品种选育方法，是未来药用植物育种的发展方向。虽然目前药用植物的分子辅助育种已经取得了明显的进展，但是抗病虫、抗环境胁迫等药用植物分子辅助育种的进展仍然缓慢。这是由于现有遗传连锁图谱和QTL定位结果大多源于一个或几个亲本组合，使得图谱饱和度和QTL稳定性较低，还难以应用于药用植物分子辅助育种实践，尚需种质验证。简化基因组测序技术可快速、高效构建高密度遗传连锁图谱和筛选性状相关标记，为解决图谱饱和度与精度较低问题提供良好解决途径。除此之外，分子设计育种是一种综合多学科、多层次信息的高效、精准、预见性强的技术，可以很好满足既培育药用植物新品种又能确保药材疗效的要求。建立药用植物分子设计育种技术体系，必将为药用植物种质创新带来重大突破。因此，通过解析药用植物的遗传信息，挖掘出更多相关抗逆基因，对加快药用植物抗逆新品种的选育，保障优质药材的生产具有重要意义。