甘草优良种质遴选指标与传粉特性研究

来源 :北京中医药大学 | 被引量 : 13次 | 上传用户:gudujian123456
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对甘草进行优良品种选育是提高和稳定甘草药材产量和品质的重要途径。利用或创造变异,通过人工定向选择将有利的变异固定下来,可实现新品种的培育。其中,选择与评价是甘草育种工作的主要部分。选择不仅作为独立的育种手段,而且也是其他各种育种途径不可缺少的重要环节。同时,甘草的多用性决定其育种目标的多样性,所以如何依据不同育种目标制定适当的评价指标体系就显得十分必要。基于此,本论文以甘草品种选育基础工作为主线,通过4个不同种质(种源)2年4点栽培对比、10个类型甘草栽培比较及野外人工控制授粉等试验项目,采用数量遗传学分析方法并结合相关统计分析,对甘草优良种质的选择指标体系、不同育种目标的甘草种质评价指标体系以及传粉生物学特性三部分进行研究,其主要研究结果如下:1、分析了甘草数量性状间遗传变异与相互关系,并建立目标性状间接选择指标体系甘草栽培群体内存在较丰富的遗传变异,可为优良类型的选择提供材料。其中,主根长、侧根数和根鲜重变异系数在20%以上,而甘草苷、异甘草苷、甘草素变异系数则在30%以上。大部分表型性状与根鲜重呈显著正相关(p<0.05),成分性状间存在极显著正相关(p<0.01),并与主根长关系密切。D20、D芦头与根长、主根长分别对根鲜与成分性状正向直接作用最大。对于2年生甘草,其株高、主根长、甘草苷和异甘草苷不但有较高的遗传变异系数、遗传力,且相对遗传进展也较大,而对于3年生甘草,与成分性状相比,表型性状选择潜力较小。借助部分表型性状及其组合,可实现对甘草目标性状的有效选择。其中,以根鲜重为目标性状时,株高、根长与D20、侧根数可分别作为2、3年生甘草的间接选择指标,且不同性状组合比直接对根鲜重选择效率最大可提高40%以上。以成分PC1为目标性状时,单性状的选择效果不明显,但以分蘖数、主根长和根长组成的方程,其选择相对效率是最高的,最大可提高选择效率148%。以甘草酸为目标性状时,主根长和尖削度组合可较直接选择效率提高16.8%。2、种质和环境因素对甘草主要数量性状影响各异,且与气候因子关系密切大部分性状在不同种质间和不同环境下差异达到显著水平(p<0.05)。种质与环境对所有性状影响显著(p<0.05),而茎粗、分蘖数和甘草酸在两年间均受种质和环境互作影响显著(p<0.05)。同时,种质对分蘖数、主根长和尖削度影响大于环境,而环境对D芦头、D20和侧根数影响大于种质,剩余大部分性状受两者共同影响。此外,甘草苷和异甘草苷受种质影响较大,甘草素和异甘草素受环境影响较大,而甘草酸受种质和环境共同影响;从根鲜重和成分性状的主成分双标图显示种质G2 (WNT-01)和G3(JX-01)为优良种质。同时,环境E4(酒泉)对成分积累有利,而E2(赤峰)和E3(杭锦旗)分别在2010年和2011年时对根鲜重和成分积累有利。通过性状与地理气候因子间逐步回归分析结果表明,对数量性状影响较大的地理气候因子主要为日照时数,其次为降雨量、月均温与七月均温。其中,株高、茎粗等地上性状受日照条件影响较大,根长、根粗、侧根数及根鲜重等根部性状受日照、温度和降雨量三个因素的影响。而对于成分性状,甘草酸主要受日照条件的影响,甘草苷、甘草素和异甘草素则受日照和降雨量的影响。3、不同变异类型甘草生长及光合性能存在一定变异,且指标间相互关系密切不同类型甘草生长特性有一定的差异,尤其在不同来源地间差异更明显。各类型株高进入始盛期、高峰期和盛末期的时间分别为出苗后的第28 d、47 d和65 d左右。茎粗进入高峰期和盛末期的时间分别为第16 d和50 d左右。其中,株高和茎粗进入高峰期时间最早和最晚相差10 d。不同类型株高生长期的差异主要来自类型的不同来源地之间的差异;不同类型甘草光合性能指标存在较大的变异,且相互关系密切。各指标间的相关分析表明,叶绿素含量和比叶重某种程度上能反映甘草光合能力。而株高、茎粗仅在生长前期与净光合速率(Pn)呈显著(p<0.05)正相关关系。4、对不同类型甘草进行综合评价,并依据不同育种目标建立相应的评价指标体系通过主成分分析可对甘草目标性状信息较好的提取,将不同育种目标的甘草多性状转换成2-3个独立的综合指标,能够解释不同目标的含义,并筛选出不同特点的种质材料。其中,作为高酸型育种材料,V3、V1和V6较好;无论作为饮片型还是浸膏型育种材料V8、V7和V3均较好;作为饮片型育种材料V1和V2得分分列4、5位,而作为浸膏型育种V9和V10则列4、5位。以根条形(根长与尖削度)、产量(根鲜重)和成分含量(甘草酸、甘草苷、异甘草苷、甘草素、异甘草素、总黄酮和总皂苷)为评价指标,根据主成分提取的综合变量信息,初步对不同育种目标甘草评价指标体系进行构建,其中,高酸型甘草主要考虑甘草酸及药材产量;饮片型甘草主要考虑成分指标,并兼顾根条形;浸膏型甘草主要考虑成分指标,并兼顾药材产量。5、对甘草传粉生物学特性研究,并对甘草品种选育与扩繁途径进行了探讨通过P/O、OCI值间接估计以及人工控制授粉直接验证方法对甘草繁育系统类型进行研究,推测甘草繁育系统类型为自交、异交亲和,但以异交为主。根据其繁殖特点,可实现多种方式结合进行品种选育。采用选择育种时,对于混合选择和单株选择后代,要采取适当的隔离措施,以免花粉污染。同时,可对高世代选择材料可实施人工辅助自交,培育自交系。人工辅助授粉的时期选择在花蕾长约10~15cm,根据花粉活力和柱头可授性变化,针对于人工自花或异花授粉选择不同时期进行。本文的研究特色和创新:(1)借助部分表型性状及其组合,建立了甘草根鲜重与成分性状的间接选择指标体系;(2)从多育种目标角度,建立了高酸型、饮片型和浸膏型甘草的种质评价指标体系;(3)证实甘草自然群体中自交、异交同时存在,但通常以异交为主。
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