药用植物优良品种选育是提高人工栽培药材质量,实现中药资源可持续利用的根本有效途径。药用成分含量是评判药材质量的决定性指标。而药用成分含量测定过程的复杂性,是影响药用成分含量选择效率和选种改良进度的主要因素。探讨药用植物形态特征与有效成分含量的相关性,建立药用成分含量选种表型形态指标体系,对于加速药用成分含量选种改良进程具有重要的理论和实践意义。本研究以人工甘草变异类型为材料,综合运用数量分类学、分子生物学以及中药化学的方法和手段,量化分析甘草形态特征与药用成分含量的表型相关性;甘草形态特征以及药用成分含量与遗传基因的相关性,进而以基因为纽带,研究甘草形态特征与药用成分含量的基因相关连锁机制,揭示甘草形态特征与药用成分含量相关性的基因机制。为甘草药用成分含量选种表型形态指标体系的建立,为甘草优良品种选育以及其他药用植物的优良品种选育研究奠定理论和技术基础。
本项目在大量野外调查的基础上,划分了甘草的变异类型,通过对各变异类型的形态特征、药用成分含量、药材产量、光合生理特性测定以及分子标记差异性分析,研究了甘草形态特征与甘草酸、甘草苷、甘草总黄酮、多糖4种药用成分含量以及药材产量的相关性,探讨了形态特征与药用成分含量和药材产量相关性的基因机制。研究结果表明(1)甘草存在丰富的形态变异,这些性状变异具有相对的遗传稳定性,根据甘草茎皮颜色、茎表被覆物等形态特征可划分为8种变异类型;(2)不同变异类型的药用成分含量和药材产量均存在显著差异,绿茎茎光滑类型为具有高产优质潜力的类型;(3)株高、芦头直径和距离芦头20cm处主根直径与甘草酸、甘草苷和多糖含量,以及药材产量呈显著正相关性,上述项指标可以作为甘草良种选育的形态参考指标。(4)不同变异类型在ITS、IGS、rbcL、matK和trnL 5个基因序列上无差异;基于cDNA-AFLP的结果表明,不同变异类型均可见特异性EST,形态特征与EST特异表达存在一定的相关性,与甘草药用成分含量直接相关的分子标记还有待于进一步探讨。