濒危药用植物川贝母研究团队
团队成果
Team Achievements
中国中医科学院中药研究所李西文研究员团队在中国中文核心期刊、中国科技核心期刊、CSCD核心期刊、中医药科技T1级期刊《中草药》上发表题为《川贝母种质资源的表型多样性及综合评价》的文章。
01文章内容
遗传多样性是种群间和个体间的遗传变异总和，而遗传变异则是个体间的遗传差异特征，也是引起表型变异的决定因素。植物基因组是动态的，在自然界中并不稳定，这导致植物的表观遗传变化更频繁。因此，植物表型作为遗传因子和环境长期过程中共同作用的结果，能直接体现植株的遗传多样性，并展现出植株间表型和基因型的差异，进而反映植物遗传多样性的差异。系统育种开始以来，自然变异和分化已被广泛地识别并应用于作物品种的改良。表型分类是种质资源鉴定的重要环节，也是研究植物遗传多样性最直观和最基础的方法，已成功用于农作物及中药材育种，以提高其综合性能。
川贝母Fritillaria cirrhosa D. Don药用历史悠久，具有清热润肺、化痰止咳、消痈散结的功效，以其为原料的中成药达200多种。川贝母的生长和分布受到野生环境的影响，广泛分布于中国西南部的横断山和邻近地区以及印度、不丹和尼泊尔的喜马拉雅山脉东部。然而，由于其生长条件要求苛刻且近年来人为的过度采挖，造成川贝母的野生资源濒临灭绝，在2021年列为二级国家重点保护野生植物。川贝母从野生到引种的历程较短，缺乏稳定的品系或栽培品种。在自然栽培条件下种子数量少、发芽率及成活率极低，远远不能满足扩繁和扩种的需求。同时由于川贝母种业尚处于起步阶段，种子来源仍以野外收集和农产品附属物为主，导致人工种植川贝母遗传背景混杂，表型多样性更加突出。由于川贝母的基因组较大，且基因组学的分子育种还不成熟，所以在川贝母丰富的遗传多样性中，通过表型性状筛选出对逆境抗性高、产量稳定性高的新品种具有重要现实意义。但是到目前为止，川贝母的表型遗传学研究还很薄弱。所以本研究通过表型分类，筛选基因型相对一致的表型，分析川贝母种质资源表型性状的变异规律，建立川贝母种质资源的综合评价体系，筛选最优的评价指标，为川贝母资源的保护和可持续利用提供依据。
本研究对7年生不同表型川贝母的遗传多样性进行评估，基于表型对该群体进行分类和筛选，评价各种质的性状变异。采用主成分分析（principal component analysis，PCA）、相关性分析（correlationanalysis，CA）与偏最小二乘-回归分析（partial least square- regression analysis，PLS-R）等方法解析农艺性状、光合参数、含量和产量等变量间的相互关系，采用变量投影重要性（variable importance in the projection，VIP）分析方法筛选重要植物表型性状。通过以上方法本研究建立了基于表型分类的川贝母种质资源综合评价体系，并筛选出综合表现较优的川贝母种质，为新品种选育奠定遗传资源基础。
论文通讯作者为中国中医科学院中药研究所高旦助理研究员和李西文研究员。课题组硕士生杨泽敏为第一作者，王业、吴宇涵参与本项工作。京都念慈庵总厂有限公司谢慧敏、付绍兵和云南中医药大学徐福荣教授为研究工作提供了宝贵意见。本研究获得中国中医科学院科技创新工程项目（CI2024C003YN，CI2021A03910）；国家重大新药创制科技重大专项（2019ZX09201005-006-001）；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金（L2023022，Z2023014，ZXKT22061，ZZ18-YQ-036）的资助。
02文章结论
本研究通过表型变异范围、相关性分析、CA、PCA、PLS-R等综合分析方法对川贝母23份种质资源的10个农艺性状、5个生理和9个品质性状进行评价，发现川贝母种质性状指标间存在较大的变异和丰富的遗传多样性。采用D值对各种质进行综合评价发现，综合排名前3位的种质表型为ZA、HG和GH，具有品质优和含量丰富的特点。通过PLS-R分析发现川贝母农艺性状中叶宽、茎粗、鳞茎鲜质量和品质性状中脱氧腺苷、鸟嘌呤、尿嘧啶对D值的贡献较大，在川贝母种质资源评价和新品种选育过程中可作为代表性评价指标。本研究可以为后续的川贝母保存遗传资源和设计育种提供参考，为分子标记水平的分析和核心种质的构建提供数据支撑。
