向極釬，覃大吉，楊永康，曾凡忠，馬 進(jìn)，鄒迎春，殷紅清，黃健民

(1.恩施清江生物工程有限公司，湖北，恩施 445000；2.湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心鄂西綜合試驗(yàn)站，湖北，恩施 445000)

青蒿為菊科一年生草本植物黃花蒿(Artemisia annua L.)的全草，性味苦、辛、寒，歸肝、膽、腎經(jīng).功效清虛熱，除骨蒸，解暑，截虐，退黃.用于溫邪傷陰，夜熱早涼，陰虛發(fā)熱，骨蒸勞熱，瘧疾寒熱，濕熱黃疸[1].青蒿素(Artemisinin)是我國(guó)醫(yī)藥工作者1971年從菊科植物黃花蒿葉中提取分離到的一種具有過(guò)氧橋的倍半萜內(nèi)酯類化合物，是繼氯喹、乙胺嘧啶、伯喹和磺胺后最熱的抗素虐特效藥，尤其對(duì)腦型瘧疾和抗氯喹瘧疾具有速效和低毒的特點(diǎn)，已成為世界衛(wèi)生組織推薦的藥品[2].

20多年來(lái)，青蒿素主要依靠野生黃花蒿資源，但野生資源分布零散，青蒿素含量相當(dāng)?shù)颓耶a(chǎn)量和品質(zhì)不穩(wěn)定，影響生產(chǎn)工藝和成本，近緣植物中未發(fā)現(xiàn)含有青蒿素[3,4].黃花蒿多生于海拔400 m以下的丘陵、平地，一般在村旁、路邊、山坡、曠野及溝邊較為常見(jiàn)[5].青蒿在我國(guó)從海拔50 m的沿海地帶至海拔 3 650 m的青藏高原均有分布.但除我國(guó)少數(shù)地區(qū)，世界絕大部分地區(qū)青蒿中青蒿素含量都很低(1‰以下).鐘國(guó)躍[4]等認(rèn)為青蒿資源品質(zhì)具有顯著的生態(tài)地域性，并從植物生態(tài)學(xué)角度對(duì)華中地區(qū)中亞熱帶長(zhǎng)綠闊葉林北部亞地區(qū)山峽武陵山地所屬的渝東南、鄂西、湘西及黔東北各地進(jìn)行了青蒿的生態(tài)環(huán)境調(diào)查及青蒿素含量的測(cè)定，結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)區(qū)域內(nèi)青蒿的青蒿素含量普遍較高，這些區(qū)域的生態(tài)環(huán)境對(duì)青蒿中青蒿素成分的生物合成與轉(zhuǎn)化有利.恩施地處武陵山區(qū)腹地，不僅青蒿資源豐富，而且青蒿素含量較周邊地區(qū)的普遍較高.

青蒿素類藥品國(guó)際市場(chǎng)需求量的驟增，助推了國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)對(duì)黃花蒿野生資源的不正當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致對(duì)野生資源的掠奪性非正常采收，靠收購(gòu)野生資源作原料，其數(shù)量與質(zhì)量已無(wú)法得到保障.優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的黃花蒿原料供應(yīng)成為制約我國(guó)青蒿素產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的瓶頸.

1 高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)黃花蒿品種選育

派生系統(tǒng)法與集團(tuán)混合法[6]相結(jié)合，提前對(duì)野生資源進(jìn)行類型的歸類比較，逐代進(jìn)行單株選擇，中選單株混合(系統(tǒng)內(nèi))隔離(系統(tǒng)間)種植，加大選擇壓力和派生系統(tǒng)純合進(jìn)度.通過(guò)派生系統(tǒng)分類(F1)、純合(F2-F4)、品比與高產(chǎn)栽培(F5，F(xiàn)6)選育出優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的鄂青蒿1號(hào)品種.

1.1 資源征集(野生資源優(yōu)勢(shì)單株)

在武陵山區(qū)600～1 600 m海拔范圍內(nèi)進(jìn)行黃花蒿野生資源考察，對(duì)各種類型的優(yōu)勢(shì)單株掛牌，種子成熟時(shí)作為資源類型對(duì)其種子進(jìn)行收集，共獲得536個(gè)典型的野生優(yōu)勢(shì)單株的種子；

1.2 類型鑒定與篩選(F1)

對(duì)收集獲得的幾種主要類型黃花蒿野生資源單株的后代材料進(jìn)行生物學(xué)、植物學(xué)特性鑒定，對(duì)各類型的典型單株掛牌(1 000株/類型)，每一單株的一半測(cè)產(chǎn)，另一半收獲種子，經(jīng)過(guò)單株性狀檢測(cè)后進(jìn)行淘汰，選留250株形成優(yōu)勢(shì)明顯的派生系統(tǒng)類型；

1.3 派生系統(tǒng)類型的純合(F2-F4)

派生系統(tǒng)類型的純合階段，系統(tǒng)間隔離種植，系統(tǒng)內(nèi)中選單株混合種植，連續(xù)4代對(duì)類型的典型單株(1 000株/類型)掛牌，每一單株的一半測(cè)產(chǎn)，另一半收獲種子，經(jīng)過(guò)單株性狀檢測(cè)后進(jìn)行淘汰，選留250株形成優(yōu)勢(shì)更強(qiáng)，純度更高的派生系統(tǒng)類型；

1.4 品種比較試驗(yàn)(F5-F6)

經(jīng)過(guò)多代純合，各派生系統(tǒng)類型植株表現(xiàn)性狀純度穩(wěn)定一致后，在恩施州進(jìn)行多年多點(diǎn)品種比較試驗(yàn)，對(duì)各派生系統(tǒng)類型的穩(wěn)產(chǎn)性、高產(chǎn)性、抗逆性等進(jìn)行鑒定；

1.5 高產(chǎn)栽培試驗(yàn)(F6)

在進(jìn)行區(qū)域品種比較試驗(yàn)的同時(shí)，對(duì)排名第1位的QJSW-2(鄂青蒿1號(hào)的派生系統(tǒng)類型編號(hào))派生系統(tǒng)類型的播期、密度、肥料、病蟲(chóng)防治技術(shù)等進(jìn)行研究；

1.6 品種審定與命名

1.6.1 品種審定 鄂青蒿1號(hào)[鄂審藥2007001]:株型為塔型，較緊湊；莖桿顏色白青色；葉為淡黃色、稀裂葉.株高180.0 cm，單株分枝數(shù)105個(gè)；生育期244 d,比恩施青蒿短4 d；畝產(chǎn)干青蒿葉280 kg左右，比對(duì)照恩施青蒿增產(chǎn).青蒿素(C15H22O5)含量1.07%.該品種畝產(chǎn)干青蒿葉280 kg左右，青蒿素含量為1.07%，適于恩施州1 200 m以下地區(qū)種植[7].

1.6.2 品種命名 青蒿素是我國(guó)學(xué)者在深入研究抗瘧中草藥的基礎(chǔ)上研究成功的抗瘧新藥，由于它是從中藥青蒿中分離提取的，故命名為青蒿素.在中醫(yī)臨床中，有若干種菊科艾屬植物均作為中藥青蒿來(lái)使用，其中只有一種命名為黃花蒿(ArtemisiaannuaL.)的植物才含有青蒿素，因此，青蒿素實(shí)際上是從植物黃花蒿中分離提取的.為此，也有人將之稱為黃花蒿素，其英譯名取漢語(yǔ)拼音qinghaosu，但在國(guó)際上目前多稱之為Artemisinin[8].因此，本課題選育的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)黃花蒿新品種被定名為鄂青蒿1號(hào)，是以其植株地上部分的重要用途為依據(jù)的[4,8].

2 《青蒿原種生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》制定

2.1 規(guī)程制定

以鄂青蒿1號(hào)為基礎(chǔ)品種材料和與重慶市酉陽(yáng)縣、廣西壯族自治州北海市、湖南省龍山縣等主要青蒿種植地區(qū)的當(dāng)?shù)厍噍锲贩N進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，對(duì)青蒿葉和種子樣本采取產(chǎn)地自檢和集中對(duì)比檢測(cè)的方法，對(duì)青蒿原種生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程預(yù)設(shè)指標(biāo)的科學(xué)性和合理性進(jìn)行了驗(yàn)證，共測(cè)試樣品195個(gè)，據(jù)此對(duì)原種生產(chǎn)預(yù)設(shè)指標(biāo)進(jìn)行校正.制定了農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T1781-2009.

2.2 技術(shù)參數(shù)

2.2.1 植株特征.原種生產(chǎn)單株選擇相關(guān)性狀必須符合原品種的三性、二型、二色、一期.

三性：典型性、一致性、豐產(chǎn)性；二型：株型和葉型；二色：莖色和葉色；一期：生育期.

2.2.2 生產(chǎn)條件 品種間空間自然隔離400 m以上，比較試驗(yàn)小區(qū)間120目紗網(wǎng)隔離.株行距80 cm×100 cm，連續(xù)三代去雜去劣純合，雜株率≤5%.

2.2.3 種子加工 用40目網(wǎng)篩初選，用80目網(wǎng)篩精選.

2.2.4 種子檢驗(yàn) 種子千粒重≥0.038 g，水分12%～13%，發(fā)芽率≥80%，凈度≥90%，純度≥90%.常溫條件下保質(zhì)期6個(gè)月[9-17].

3 原種生產(chǎn)基地建設(shè)與質(zhì)量控制

以鄂青蒿1號(hào)為基礎(chǔ)品種，在恩施市三岔鄉(xiāng)建立原種生產(chǎn)基地22.7 hm2,同時(shí)用行標(biāo)的指標(biāo)指導(dǎo)原種生產(chǎn)，保證了原種的規(guī)范化生產(chǎn)，年生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)原種6 800 kg；將青蒿原料列入公司ISO質(zhì)量管理體系進(jìn)行質(zhì)量管理，確保原料生產(chǎn)質(zhì)量的可追溯性；以合作聯(lián)辦方式進(jìn)行生產(chǎn)基地建設(shè)，保證基地的相對(duì)穩(wěn)定，降低管理成本；以CP2010質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)提取產(chǎn)品青蒿素的質(zhì)量[18]，滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求，用HPLC檢驗(yàn)方法檢驗(yàn)提取產(chǎn)品質(zhì)量[8]，達(dá)到國(guó)際市場(chǎng)客戶的要求.

4 討論

4.1 育種方法

鄂青蒿1號(hào)新品種選育，采用“派生系統(tǒng)法和集團(tuán)混合法”相結(jié)合的選擇方法，對(duì)青蒿植株類型進(jìn)行定向篩選，對(duì)中選群體進(jìn)行純化和性狀鑒定.該法的優(yōu)點(diǎn)是可以在較早世代針對(duì)遺傳力較強(qiáng)、可靠性較大的性狀進(jìn)行選擇單株，掌握優(yōu)良材料；可減少因早代多次單株選擇的工作量，和過(guò)于嚴(yán)格選擇而丟掉一些優(yōu)良材料的弱點(diǎn)，能夠保留多樣化類型和高產(chǎn)材料，同時(shí)可以減輕在混合選擇過(guò)程中群體在自然選擇作用下某些性狀被削弱的程度，可根據(jù)早代檢測(cè)結(jié)果，集中精力在有希望的系統(tǒng)中，提高選擇效果，比單獨(dú)采用混合選擇法縮短育種年限.派生系統(tǒng)純合進(jìn)度見(jiàn)表1.

表1 不同選育世代植株性狀純度、產(chǎn)量變異系數(shù)與青蒿素含量變化統(tǒng)計(jì)表

注：①植株葉色、葉型、莖色、株型等性狀通過(guò)多代派生系統(tǒng)定向選擇，其基因型純合度提高，滿足品種審定對(duì)植株性狀要求；②產(chǎn)量、青蒿素含量等目標(biāo)性狀的基因型通過(guò)多代派生系統(tǒng)的系統(tǒng)內(nèi)混合種植，提高了優(yōu)質(zhì)基因頻率，保持了高度雜合性，有較強(qiáng)的雜種優(yōu)勢(shì)；③控制目標(biāo)性狀的基因與控制植株外觀性狀的基因沒(méi)有連鎖遺傳的現(xiàn)象，因而，采用派生系統(tǒng)法與集團(tuán)混合法進(jìn)行篩選，即滿足了品種審定對(duì)純度的要求，又達(dá)到了保持高度雜種優(yōu)勢(shì)的目的.而且該品種總保持著持續(xù)改良的潛力.

4.2 品種特性

鄂青蒿1號(hào)新品種是一個(gè)控制表型性狀基因高度純合、而控制目標(biāo)性狀(產(chǎn)量和青蒿素含量)基因高度雜合的派生系統(tǒng)群體，即保持了植株表型性狀純度(純度≥95%) ，又實(shí)現(xiàn)了群體的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，該品種同時(shí)還具備持續(xù)優(yōu)化和改良的潛力.

4.3 成果轉(zhuǎn)化

4.3.1 支撐國(guó)家項(xiàng)目實(shí)施 課題的實(shí)施支撐了科技部科技型中小企業(yè)創(chuàng)新基金項(xiàng)目《青蒿素生產(chǎn)新工藝》、湖北省科技興貿(mào)項(xiàng)目《手性催化合成蒿甲醚》、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目《恩施州生物醫(yī)藥中間體青蒿素產(chǎn)業(yè)化出口項(xiàng)目》、商務(wù)部外經(jīng)貿(mào)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展促進(jìn)資金項(xiàng)目《蒿甲醚產(chǎn)業(yè)化出口項(xiàng)目》的實(shí)施.

4.3.2 技術(shù)進(jìn)步與產(chǎn)業(yè)升級(jí) 課題的實(shí)施為我國(guó)青蒿素產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的種源與原料技術(shù)基礎(chǔ)，從根本上推動(dòng)了我國(guó)青蒿素及其衍生物產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)進(jìn)步，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí).在湖北省少數(shù)民族地區(qū)創(chuàng)立了國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)品和中非新型戰(zhàn)略伙伴關(guān)系發(fā)展戰(zhàn)略物資生產(chǎn)基地.

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