第4代航天诱变防风粉末显微分析

【摘要】  目的对第4代航天诱变防风药材及地面组防风药材作对比分析，以期为更全面了解第4代航天诱变防风品质的变化和深入研究积累资料。方法性状鉴别、粉末显微组织鉴别。结果与地面组防风相比，太空组防风根部明显增粗，气稍浓，表面颜色变深，横截面芯部颜色浅黄，微白，油管中条块状分泌物明显减少，韧皮薄壁细胞壁变薄。结论航天诱变有利于选育出长势良好、根部主干明显增粗的、显微组织有一定变化的、活性成分提高的防风新品种，航天诱变育种是中药材种质资源创新的快捷有效的途径之一。

【关键词】  防风 航天诱变 粉末显微鉴别 育种

种质资源是药材生产的源头，种质的优劣对药材的产量和质量有决定性的影响［1，2］。但近年来，由于药材籽种品质混杂、退化，药材生产出现减产、病虫害、有效成分含量下降等严重问题，而传统的对药材品种进行的脱毒、组织培养、无菌培育等由于试验周期长、科研费用多、推广繁育难度大等因素，收效甚微。为改变这一状况，尽快实现中药现代化，亟待各种先进技术的应用［3］。充分利用空间技术，促进药用植物的研究，这是当代生药学上亟待解决的问题之一［4］。空间诱变育种作为一项具有国际先进性和创新性的重大科学工程，对其开展深入研究势在必行［5］。

    自1957年前苏联发射第1颗人造卫星以来，美、苏、日等发达国家先后利用生物卫星、高空气球、空间实验站等各种空间飞行器，进行了一系列高级植物及微生物的空间实验，并成功获得优质的“空间蔬菜”和“空间种子”。我国于1987年开拓了“空间诱变育种”这一新的研究领域，多年来在培育性状优良的新品种及种质资源的创新等方面取得了可喜的成果［6～8］，在太空药用植物的研究方面也取得了一定的进展［4］。防风Saposhnikovia paricata（Turcz.）Schischk. 是常用中药材，为多年生草本，性温，味辛、甘，能解表祛风，胜湿，止痉。用于感冒头痛、风湿痹痛、风疹瘙痒、破伤风等［9］。最近有关第4代航天诱变射干、防风药材内在品质的研究已有文献报道［10～12］，但鉴于显微分析作为一种快速、简便的中药真伪优劣的鉴别方法，在实际工作中所占有重要地位。本文报道航天诱变第4代防风药材的性状鉴别、粉末显微组织的分析结果，以利于对该药材更全面的了解，为其深入研究和筛选获得优良种质资源提供依据，以促进药用植物空间诱变育种工作的发展进程。

    1  药材与仪器

    1.1  药材为河北省安国市科崴种子公司利用我国发射的神舟3号返回式科学实验卫星搭载的防风种子，回收后由本市科崴航天育种试验基地在地面上筛选繁育的生长旺盛，植株健壮，长势呈现明显优势的1棵第4代航天诱变防风和相同田间管理条件下种植获得5棵地面组防风干品(以下分别简称太空组、地面组)。地面组防风经秦皇岛市药检所中药部主任邸立杰副主任中药师鉴定为伞形科植物防风的干燥根部。

    1.2  仪器XSZ-G型生物显微镜。

    2  方法与结果

    2.1  性状观察太空组和地面组的外形及横截面分别见图1～2。

    地面组防风，呈长圆柱形或纺锤形，下部渐细，有的略弯曲，直径0.7～2.1 cm，长13.0～25.0 cm。表面灰黄色，粗糙，有明显纵皱纹、点状突起的细根痕。根头部有明显的环纹，有的环纹上残存毛状叶基。横截面的颜色，皮层为深黄棕，木质部为淡黄，芯部为浅黄棕，各部分分界鲜明，断面平整，质密。气香，微淡，味微甘。

    太空组防风，根部主干明显变粗，直径约2.5 cm，长约16.0 cm，表面颜色明显变深，更粗糙，侧根较多且有横生，组织的致密度明显低于地面组。横截面的颜色，皮层为黄棕色，木质部比皮层稍浅，芯部更浅，呈浅黄，微白，木质部、皮层和芯部分界模糊，断面不平整，质变松，气变浓，味微甘。

    2.2  粉末显微特征地面组防风粉末呈浅棕黄色，太空组防风粉末颜色比地面组的稍深。两组样品的粉末显微组织特征见图3。

    2.2.1  油管碎片 地面组与太空组中油管碎片未发现明显变化。但太空组油管中的条块状分泌物与地面组相比已明显减少。这可能是与防风种子在搭载过程中产生分泌物相关的基因受到了一定程度的损伤有关。 2.2.2  导管地面组主为网纹和螺纹导管，直径30～110 μm，网孔比较细小，另有少量具缘纹孔导管；太空组主为螺纹导管，直径35～95 μm，成束或单个散在。

    2.2.3  木栓细胞   地面组其表面观呈多角形、类圆形和类长方形，排列规则，壁薄，木栓组织与栓内层细胞相连，可见块状分泌物；太空组其表面观呈多角形、类长方形和类方形，排列规则性较地面组差，壁薄，块状分泌物减少。

    2.2.4  叶基纤维  地面组：成束，细长，较直，直径6～12 μm，壁厚，沟孔稀少，胞腔狭细；太空组：成束，细长，微弯，直径4～15 μm，壁厚，沟孔稀少，胞腔狭细。

    2.2.5  韧皮薄壁细胞  地面组多褶皱，有的稍长，直径5～15 μm，壁薄；太空组类圆柱，弯曲，与地面组相比，太空组防风药材中韧皮薄壁细胞直径大小无明显变化，但其壁更薄。

    两组样品中各种组织的显微特征与文献［13］所示的各组织的主要显微特征大致相符，这表明太空防风的主要遗传物质并没有发生十分明显的改变。

    总之，对比观察表明，与地面组相比，太空组防风较明显变化之处：根部主干明显增粗，颜色加深，侧根增多，油管中条块状分泌物明显减少，导管部分成束，木栓细胞内块状分泌物减少，韧皮薄壁细胞壁变薄等。

    可见，太空防风不仅在筛选育种过程中呈现出生长旺盛，植株健壮等明显优势，而且其外观性状及各种显微组织均有一定程度的变化。由文献［11］可知，与地面组相比，太空组防风药材中有多种活性成分含量有所提高。这表明防风种子的基因在搭载过程中经历了太空微重力和宇宙射线等特殊空间环境的综合作用而受到一定程度的影响。

    3  结论

    长势良好的第4代太空组防风与地面组防风相比，其根部主干明显增粗，气稍浓，横截面中心颜色变浅，油管中条块状分泌物明显减少，韧皮薄壁细胞壁变薄等。航天诱变育种有利于选育出生长旺盛，植株健壮，根部明显增粗而且多种活性成分含量提高的防风新品种。

    性状和粉末显微鉴别方法与傅立叶变换红外光谱、X射线荧光光谱等其它现代分析测试技术相结合可以更全面而直观地揭示出航天诱变防风药材的变异之处。本文对太空防风的深入研究及中药材种质的创新具有重要意义，对航天诱变育种在药用植物方面的拓宽应用也有积极的推动作用。

【参考文献】
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［3］ 肖培根,肖小河.中药资源与科学发展观［J］.中国中药杂志,2004,29(5):385.

［4］ 高文远,贾 伟,肖培根.论空间技术在药用植物研究上的应用［J］.中国中药杂志,2004,29(7):611.

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［8］ 郭治昕,赵利斌,蒋建兰,等.中药国际化现状及对策［J］.中草药,2003,34(2):97.

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［11］ 关 颖，郭西华，邸立杰，等.太空育种中药材防风的FTIR分析表征［J］.光谱学与光谱分析,2008,28(6)：460.

［12］ 关 颖，杨腊虎，丁喜峰，等.第四代太空防风的X射线荧光研究［J］.光谱学与光谱分析,2008,28(5)：1191.

［13］ 徐国钧.中药材粉末显微鉴定［M］.北京：人民卫生出版社，1986：90.