中藥丹參不育系的植物學(xué)特征研究

周國莉 ，楊先國 ，劉應(yīng)蛟 ，徐 貝 ，曾曉艷 ，喻亞飛 ，劉塔斯 *

（1.深圳羅湖區(qū)中醫(yī)院，廣東 深圳 518001；2.湖南中醫(yī)藥大學(xué)，湖南 長沙 410208；3.湖南中醫(yī)藥高等專科學(xué)校，湖南 株洲 412012）

中藥丹參不育系的植物學(xué)特征研究

周國莉1，楊先國2，3，劉應(yīng)蛟2，徐 貝2，曾曉艷2，喻亞飛2，劉塔斯2*

（1.深圳羅湖區(qū)中醫(yī)院，廣東 深圳 518001；2.湖南中醫(yī)藥大學(xué)，湖南 長沙 410208；3.湖南中醫(yī)藥高等專科學(xué)校，湖南 株洲 412012）

目的對湖南產(chǎn)丹參中新發(fā)現(xiàn)的不育株系Hn-D型的植物學(xué)特征進(jìn)行研究。方法對丹參正常株系與不育系的植物學(xué)特征、花的結(jié)構(gòu)及顯微特征進(jìn)行形態(tài)學(xué)比較研究。結(jié)果根據(jù)花冠顏色及花藥的形態(tài)、大小以及花絲的長度，可將其分為2個(gè)類型，即Hn-D1和Hn-D2，這2種不育類型均屬于雄性不育；花藥開裂，但無花粉粒散出，自交座果率為零，而雜交座果率為100%。其中Hn-D1的花冠為粉紅色，為首次新發(fā)現(xiàn)的丹參不育系。結(jié)論初步研究表明Hn-D不育系為雄性不育系，可作為丹參的優(yōu)良育種材料。

丹參；不育系；植物學(xué)特征

丹參(Salvia miltiorrhiza)為唇形科(Labiatae)鼠尾草屬(Salvae)植物，以根及根莖入藥[1]，是我國傳統(tǒng)大宗藥材。中藥丹參具有祛瘀止痛、活血通經(jīng)、清心除煩等功效，在臨床上用于冠心病、腦栓塞、心絞痛、肝硬化及婦科病等的治療。全世界約有丹參1 000種，我國約有83種、25個(gè)變種、9個(gè)變型，該屬藥用40 余種(含變種、變型)[2-3]。

在丹參的種植過程中，存在著丹參大面積品種混雜退化問題。利用丹參群體中存在一定比例雄性不育株的有利條件，直接利用不育系培育雜交種，再通過根系無性繁殖方式固定雜種優(yōu)勢，這將為丹參良種培育開辟一條快速而有效的新途徑。作者在丹參基地中發(fā)現(xiàn)了丹參不育株，并對其進(jìn)行了進(jìn)一步觀察研究。目前，舒志明對丹參不育系Sh-B的植物學(xué)特征進(jìn)行了研究[4-5]，本試驗(yàn)所發(fā)現(xiàn)的不育株與該結(jié)果有一定的差異，為新的丹參不育株系。本文就這種不育株系(暫定名為Hn-D)的植物學(xué)特征研究結(jié)果作報(bào)道，旨在為該材料的進(jìn)一步利用奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

本試驗(yàn)采用栽培品種丹參原植物為研究材料。在栽培中發(fā)現(xiàn)花藥發(fā)育畸形的不育植株，以丹參原植物中正?？捎仓辏ê喎QCK）作為對照。

1.2 方法

1.2.1 丹參不育單株的繁殖方法 將發(fā)現(xiàn)的不育株掛牌編號，于11月下旬采挖出根系，分株系切成長度為8 cm左右的長段，每株栽種1～2行，次年春季出苗后進(jìn)行觀察記錄。首先對每個(gè)株系無性繁殖后代的植物學(xué)特征、開花習(xí)性、花器官的外部形態(tài)等進(jìn)行觀察、測量和拍照，并與原植物中正常可育植株進(jìn)行比較和描述。

1.2.2 丹參不育株系的分類 根據(jù)花冠顏色、花藥形狀和花絲的長短，將所發(fā)現(xiàn)的不育株系后代分為2種類型，定名為Hn-D1和Hn-D2。

1.2.3 丹參不育株系的顯微形態(tài)觀察 分別選取2種類型的不育株系和對照各5株，于始花期掛牌，當(dāng)花朵完全開放時(shí)定點(diǎn)取樣，每株選擇主花序上、中、下3個(gè)部位花各2朵，用游標(biāo)卡尺測量花瓣上下唇、花絲和花藥的長度；并對花藥進(jìn)行顯微鏡觀察，并用數(shù)碼相機(jī)照相。

1.2.4 丹參花的自交和雜交授粉座果率考察 選取不育系和正常丹參的花朵各30朵，選用花粉對其柱頭進(jìn)行人工授粉，將毛刷先刷雄花后，輕刷柱頭，套上塑料袋，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，收取果實(shí)，計(jì)算結(jié)實(shí)率。

2 結(jié)果與分析

2.1 丹參不育系的植物學(xué)特征

丹參不育株后代，在植株外形，根、莖、葉的形態(tài)與結(jié)構(gòu)、植株個(gè)體高度以及花序、花冠形態(tài)方面均與對照基本相同，主要差異表現(xiàn)在花的顏色、花器官的大小以及花藥和花絲的長度等方面。

不育株系的花序均為輪傘花序，長10～30 cm，小花排列緊密，花梗較短?；ㄝ嗑G色，呈鐘形，先端二唇形，上唇闊三角形，先端二尖齒裂，萼筒喉部密被白色絨毛；Hn-D1的花冠為粉紅色，Hn-D2的花冠為淡紫色，二唇形，上唇直立，呈鐮刀狀，下唇較短，先端分裂，中央裂片較兩側(cè)裂片長且大，又作二淺裂；雄蕊2個(gè)，干癟而瘦小，花藥長 1.4～2.2 mm，三角形或線形，內(nèi)無花粉粒，花絲長約3～5 mm，略呈弧形，花藥二室，線形或三角形，花藥與花絲之間呈丁字型；雌蕊的花柱伸出花冠外，柱頭2裂，裂片不相等。

2.2 可育花與不育花的主要特征比較

正?？捎甑幕ǘ溟_放時(shí)花是紫色，二唇形，上唇直立，花瓣較大，雄蕊花藥中有大量的鮮黃色花粉粒散出，用手指捻，黃色花粉粒明顯可見。

丹參不育株的花冠外形雖然與正?？捎昊鞠嗨?，Hn-D1的花最小，花冠顏色為粉紅色；Hn-D2的花比正?；ǘ湫?，顏色為淡紫色，而且花絲較短，花藥干癟而瘦小，線形。Hn-D1、Hn-D2花朵長度較短，花開放時(shí)，花藥中基本無花粉?；蛴泻苌倩ǚ哿?，用手指捻，無和少黃色花粉粒。如圖1-圖3所示，見封三彩圖。

2.3 可育丹參與不育丹參在花瓣、花藥、花絲以及顏色等形態(tài)方面的特征比較

表1和圖中可以看出，兩種不育系的花絲和花藥明顯短于正?？捎?，花藥的顏色黃棕色，有皺褶，干癟，花朵大小和花藥、花絲長度順序依次為Hn-D2>Hn-D1。正常株的花藥棕黃色，類圓形，飽滿。見表1。

表1 3種丹參花器官外部形態(tài)的比較

2.3 丹參花粉的顯微形態(tài)觀察比較

通過對丹參的花藥及花粉粒的顯微觀察發(fā)現(xiàn)，正常株系花藥中有大量的黃色花粉粒，花粉粒呈扁球形、近圓形，表面粗糙，有網(wǎng)狀紋飾和網(wǎng)眼。而不育系Hn-D1和Hn-D2的花藥中未見花粉粒，可見Hn-D1的藥隔顏色較淺，中間有少量的棕色塊；而Hn-D2的藥隔顏色較深，為棕褐色，中間有較多的棕色塊，如圖4所示，見封三彩圖。

2.4 30朵花的自交和雜交后實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較

選用正常丹參的花粉對丹參不育系的柱頭進(jìn)行人工授粉，結(jié)果座果率為100%。用不育系的花粉對其柱頭進(jìn)行人工授粉，座果率幾乎為零。

圖1丹參花器官的外形

圖2去掉花冠上唇的丹參花器官外形

圖3丹參不育花和可育花的縱剖面

圖4丹參正?？捎c不育株的花藥顯微圖

3 結(jié)論

3.1 本實(shí)驗(yàn)丹參不育系的特點(diǎn)。在自然條件下，出現(xiàn)一定頻率的雄性不育，在高等植物中是一種較為普遍的現(xiàn)象[6]。舒志明報(bào)道了丹參不育系Sh-B的植物學(xué)特征及花粉的發(fā)育過程，與Sh-B不育系比較，本研究中的丹參不育系的花絲與花藥均較短，花冠較小。

3.2 首次發(fā)現(xiàn)具有粉紅色花瓣的植株丹參。不育株系在花冠顏色、花瓣的上下唇大小等方面有不同，根據(jù)這些差異，將不育株系分為Hn-D1和Hn-D22種類型?；贖n-D1花冠顏色粉紅色，尚屬首次在栽培丹參中發(fā)現(xiàn)。

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明不育系中的花藥不產(chǎn)生有生育功能的花粉，但柱頭有授粉能力，能夠結(jié)果產(chǎn)生種子。因此，采用丹參不育系材料進(jìn)行雜交，減少人工授粉中除去花藥的過程，培育雜交優(yōu)勢，將有利于進(jìn)行丹參優(yōu)良種質(zhì)資源的育種。

3.4 雄性不育系材料的發(fā)現(xiàn)是雜交育種優(yōu)勢利用的基礎(chǔ)。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)的不育系Hn-D型，可以利用其特點(diǎn)，培育新品種，發(fā)揮其雜交優(yōu)勢，應(yīng)對種質(zhì)資源的混亂以及栽培中的病蟲害，不育株系的發(fā)現(xiàn)為培育丹參新的種質(zhì)資源，保存和保護(hù)以及利用都具有重要的意義。

[1]中華人民共和國衛(wèi)生部藥典委員會(huì).中華人民共和國藥典[S].北京：中國醫(yī)藥科技出版社，2010：52.

[2]肖小河，方清茂，尹國萍，等.藥用鼠尾草分布式樣與丹參藥材道地性[J].中草藥，1999，29(增刊)：121.

[3]肖小河，方清茂，夏文娟，等.藥用鼠尾草屬數(shù)值分類與丹參藥材道地性[J].植物資源與環(huán)境，1997，6(2)：17-21.

[4]舒志明，梁宗鎖，孫 群，等.丹參不育系Sh-B的植物學(xué)特征[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，35(7)：175-179.

[5]舒志明，梁宗鎖，孫 群，等.丹參雄性不育系Sh-B的鑒定與花粉發(fā)育過程的解剖學(xué)研究[J].西北植物學(xué)報(bào)，2006，26(11)：2 202-2 207.

[6]謝潮添，魏冬梅，田惠橋，等.高等植物雄性不育的細(xì)胞生物學(xué)研究進(jìn)展[J].植物生理與分子生物學(xué)學(xué)報(bào)，2006，32(1)：17-23.

（本文編輯 楊 瑛）

Botanical Characteristics of the Sterile Lines from Salvia miltiorrhiza

ZHOU Guoli1,YANG Xianguo2,3,LIU Yingjiao2,XU Bei2,ZENG Xiaoyan2,YU Yafei2,LIU Tasi2*
(1 Luohu District Hospital of Traditional Chinese Medicina,Shenzhen,Guangdong 518001,China;2.Hunan University of Chinese Medicine,Changsha,Hunan 410208,China;3.Hunan College of Traditional Chinese Medicine,Zhuzhou,Hunan 412012,China)

ObjectiveObservation is performed to study the newly discovered male sterile plants from Danshen Produced in Hunan. Methods Botanical characteristics, structure of flowers and microscopic characteristics from a male sterile and fertilelineofSalviamiltiorrhizawere investigated.ResultsAccording to the corollaceous colors,morphologies and sizes of their anthers,and their filament lengths,the male sterility plants of Hn-D could be divided into two sterility types:Hn-D1 and Hn-D2.Both sterility types were male sterility ones.But Hn-D had diverged anther with no microspore,its self-pollination rate was zero and cross-pollination rate was 100%.Hn-D1 with pinkish corolla is a newly discovered sterility type.ConclusionThe preliminary study showed that Hn-D was a male sterility germplasm and can be used as good breeding material.

Salvia miltiorrhiza;sterile line;botanical characteristics

*劉塔斯，教授，博士研究生導(dǎo)師，E-mail：liutasi@126.com。

R282.5

A

10.3969/j.issn.1674-070X.2014.11.005.018.03

2014-07-21

教育部高等學(xué)校博士點(diǎn)專項(xiàng)科研基金(20124323110003)；湖南省科技廳科技計(jì)劃資助項(xiàng)目（2010sk3013）；湖南省中醫(yī)藥管理局科研基金資助項(xiàng)目（201105）；湖南教育廳藥學(xué)重點(diǎn)學(xué)科。

周國莉，女，副主任中藥師，研究方向：中藥鑒定與質(zhì)量控制研究。