李滿橋，梁綺文，閆 靜，陳中堅，王 勇，魏富剛，張廣輝，劉冠澤，楊生超*

三七遺傳改良的研究進展

李滿橋1, 2, 3，梁綺文1, 2，閆 靜1, 2, 3，陳中堅4，王 勇4，魏富剛5，張廣輝1, 2，劉冠澤1, 2，楊生超1, 2*

1.云南農業(yè)大學 西南中藥材種質創(chuàng)新與利用國家地方聯(lián)合工程研究中心，云南 昆明 650201 2.云南農業(yè)大學 云南省藥用植物生物學重點實驗室，云南 昆明 650201 3.云南農業(yè)大學農學與生物技術學院，云南 昆明 650201 4.文山學院 文山三七研究院，云南 文山 663099 5.文山市苗鄉(xiāng)三七實業(yè)有限公司，云南 文山 663000

三七作為傳統(tǒng)名貴中藥材，市場需求量大，人工種植是保障三七原料供給的主要措施之一。但三七在種植過程中對生態(tài)環(huán)境要求苛刻，面臨著生長分布區(qū)域狹窄、連作障礙嚴重等諸多問題，加之三七良種對三七種植產業(yè)貢獻率較低，三七品種化制度尚未建立。因此，從三七種質資源收集與鑒定、新品種選育、三七重要性狀及關鍵基因挖掘、分子標記開發(fā)、組學技術應用等方面對三七遺傳改良工作進行整理，為今后三七的新品種選育工作提供參考。

三七；種質資源；基因組；功能基因；分子標記

三七(BurK.) F.H.Chen.是五加科人參屬的多年生草本植物，入藥部位為其干燥的根和根莖，有活血化瘀、消腫定痛之效[1]?，F(xiàn)代藥理研究表明，三七總皂苷具有抗癌、調脂、修復神經元和保護細胞等作用，臨床應用于心血管及骨科疾病的治療[2]。三七作為中藥材，質量受多種因素影響，品種是保障藥材質量的關鍵因素之一。隨著三七市場需求增長，其產業(yè)規(guī)模不斷壯大，種植面積持續(xù)增漲[3]。人工種植面積的擴大，加之連作障礙的影響，三七種植區(qū)域逐漸向非道地產區(qū)轉移；此外，三七人工種植過程中病蟲害嚴重，農藥的過量施用，導致農藥殘留和重金屬含量超標等諸多問題，從而使三七安全品質下降，不利于三七產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[4]?！吨袊幍洹?020年版對三七中重金屬及有害元素做出嚴格限定[5]，這就要求三七種植過程中嚴格控制化肥和農藥的使用量。因此，選育優(yōu)質、適產、抗性好的品種是三七產業(yè)發(fā)展的迫切需要，也是保障三七藥材安全、有效、穩(wěn)定、可控的有效手段。本文對三七品種選育的重要環(huán)節(jié)種質資源收集和新品種選育、表型性狀分析、基因組研究以及三七重要性狀解析和育種方法進行綜述，同時探討三七育種存在的問題并展望育種的發(fā)展方向，為從事三七育種的工作者提供參考。

1 三七種質資源現(xiàn)狀

1.1 三七種質資源及其構成

三七有400多年的人工栽培歷史，但有關三七種質資源收集與評價的研究相對較少。近20年來，研究人員陸續(xù)開展三七資源收集和整理工作。云南農業(yè)大學聯(lián)合文山學院文山三七研究院及三七種植企業(yè)文山市苗鄉(xiāng)三七實業(yè)有限公司等多家單位進行種質資源收集和評價工作，現(xiàn)已建立了400余份的三七種質資源圃，包含了從不同地區(qū)收集且具有不同特性的三七群體材料，以及經過人工選擇、雜交、誘變后的育種材料。同時，建立已育成的三七新品種（良種）示范基地。研究人員將有望系統(tǒng)開展三七種質資源評價，構建三七核心種質，擴大核心種質規(guī)模，為三七今后的育種工作提供保障。

1.2 種質資源評價及新品種保護現(xiàn)狀

三七種質資源評價為加快三七品種的選育提供理論依據及技術支持，并能通過資源評價篩選出優(yōu)良種質，對育種成效進行評估[6]。三七種質資源評價中多數為不同產地三七的評價，通過農藝性狀與分子標記結合對群體進行評價，張金渝等[7]利用表達序列標簽（expressed sequence tag，EST）-簡單重復序列標記（simple sequence repeat，SSR）對來自文山丘北、文山馬塘、文山柳井經過3代集團選育篩選出的17份外觀性狀基本一致的選育品系和近緣種進行評價鑒定，Pan等[8]利用簡化基因組測序技術（restriction-site associated DNA sequence，RAD-Seq）對12個三七種植區(qū)的36個樣本進行分析，楊云[9]對經過4代連續(xù)集團選擇的三七紫莖、綠莖、緊湊群體進行了評價，李滿橋[10]對經過集團選擇的44個三七高代群體重要農藝性狀進行了評價鑒定。通過對三七資源評價結果表明，三七個體差異大而群體差異較小、經過集團選擇的群體特異性和一致性高于自然栽培群體。

植物新品種保護是保障育種者權力和激勵育種單位和個人從事種質資源創(chuàng)新的重要保障，而植物品種的DUS［特異性（distinctness）、一致性（uniformity）和穩(wěn)定性（stability）］測試是實現(xiàn)植物新品種保護的技術基礎，DUS測試工作也作為品種管理的重要手段之一。2013年發(fā)布的三七DUS測試指南極大促進了三七新品種選育工作[11]。目前，全國已授權的三七植物新品保護有3件[12]，分別為滇七1號、苗鄉(xiāng)1號和苗鄉(xiāng)2號。云南省林業(yè)與草原局依據三七DUS測試指南要求，開展了三七新品種的注冊登記工作，云南農業(yè)大學和文山市苗鄉(xiāng)三七實業(yè)有限公司歷經15年培育出滇七1號和苗鄉(xiāng)三七1號2個三七植物新品種，其中滇七1號主要性狀表現(xiàn)為莖桿顏色為紫色，田間抗性高，苗鄉(xiāng)三七1號主要性狀表現(xiàn)為莖桿顏色為綠色，與自然栽培群體相比3種皂苷（三七皂苷R1、人參皂苷Rb1和人參皂苷Rg1）含量高且高產。隨后，利用系統(tǒng)選育法培育出滇七2號、滇七3號、苗鄉(xiāng)三七3號、苗鄉(xiāng)三七4號、苗鄉(xiāng)三七5號等多個三七新品種（良種）。2019年，文山學院文山三七研究院與文山市苗鄉(xiāng)三七實業(yè)有限公司培育出以紫根性狀為主的文院紫七1號和以復葉柄夾角小為性狀的苗鄉(xiāng)三七2號2個三七新品種，集團選擇為目前三七育種工作中主要的選擇方法[13]。到2021年為止經過登記（審定）的三七品種（良種）共有9個（表1）。

但是三七植物DUS測試指南中大多為肉眼直觀的判斷，主觀性較強，并且對育種選擇群體的后代群體的特異性、一致性、穩(wěn)定性評價描述不夠清晰，工具測量量化以及分子水平應用評價較少。因此，三七植物DUS測試指南的修訂工作應盡快完成。

2 三七性狀變異研究

三七栽培群體為長期栽培馴化中形成的異質雜合群體，群體內性狀差異較大，而性狀差異也是三七系統(tǒng)選育的重要依據。陳中堅等[14]對綠莖、紫莖、紫綠過渡莖，以及根部斷面顏色不同的三七群體研究表明，綠莖群體產量、單株根質量高于紫莖群體，但紫莖三七存苗率較高，紫根群體總皂苷含量高于綠根群體。孫玉琴等[15]將三七性狀變異歸類為以下幾種：花型、葉著生形態(tài)、掌狀復葉柄數、小葉數、葉型、復葉柄形態(tài)、塊根顏色、莖桿顏色、休眠芽數、果實形狀和顏色，發(fā)現(xiàn)三七不同部位莖、塊根、休眠芽、花序、葉和果實存在明顯變異，對三七性狀變異類型進行較早且較為完整分析。此后，陳中堅等[16]和孫玉琴等[17]研究三七產量及質量相關農藝性狀，表明地上部分葉部性狀對單株產量及皂苷含量影響較大，葉面積較大單株產量較高，復葉柄平展、葉寬的植株中總皂苷含量較高，雙莖植株中總皂苷含量低于單莖植株；地下部分性狀中，主根顏色以及根形對皂苷含量亦有影響，紫根以及蘿卜形根三七中的皂苷含量較高。其余性狀如莖桿顏色及復葉數多少與三七單株產量及皂苷含量無關。另有研究表明，三七單株根質量與三七復葉柄基莖直徑有關，復葉柄基莖膨大的性狀變異對三七單株根質量、可溶性糖、皂苷含量有影響，通過對復葉柄基莖膨大三七與無該變異的三七植株進行比較發(fā)現(xiàn)復葉柄基徑直徑長的三七單株根質量較重、折干率、總皂苷含量較高[18]，李滿橋[10]通過對44個三七高代群體性狀變異調查發(fā)現(xiàn)，復葉柄基莖粗與單株根質量有顯著相關性。

表1 三七已登記（審定）品種（良種）

3 三七基因組研究

2017年三七完成全基因組草圖構建，截至2021年已發(fā)表了5個版本的三七基因組（表2）。早期三七組測序組裝分別由Zhang等[19]和Chen等[20]完成。Fan等[21]和Jiang等[22]先后公布了2個染色體水平的基因組，F(xiàn)an等[21]組裝版本基因組大小為2.26 Gb，通過轉錄組和比較基因組分析揭示了參與人參皂苷合成的候選基因，通過全基因組關聯(lián)分析（genome wide association study，GWAS）分析鑒定了與根干重相關的63個基因，與莖粗相關的128個基因；對三七中的R基因進行分析，共預測到356個R基因，而同屬植物人參有662個，其他親緣關系較近植物R基因數量分別為辣椒796個，土豆741個，番茄537個，胡蘿卜418個，結果表明三七在進化過程中出現(xiàn)核苷酸結合-富含亮氨酸重復序列和具有核苷酸結合位點的亞家族基因收縮的情況。Jiang等[22]組裝三七基因組大小為2.66 Gb，通過基因組進化分析探索了系統(tǒng)發(fā)育和群體基因組復制事件及其對皂苷生物合成的影響，在時空轉錄水平研究了皂苷的生物合成和調控，鑒定到5個糖基轉移酶基因，可以催化三七中不同人參皂苷的形成。2021年，Yang等[23]發(fā)布了染色體水平的高質量三七基因組。同先前已發(fā)表的三七基因組相比，該基因組組裝及預測結果完整度最高，包含較少的冗余序列。該版本的三七基因組大小為2.41 Gb，該研究對三七中三七素生物合成途徑進行解析。三七基因組學研究的不斷發(fā)展，成功對皂苷、三七素生物合成以及抗病基因進行分析，為三七育種奠定了基礎。

表2 三七基因組比較

scaffold N50即將基因組中所有scaffold按照長度從長到短進行排序后，對scaffold長度進行累加，當累加長度達到所有組裝scaffold總長的50%時，該scaffold的長度即為scaffold N50；contigs N50類似scaffold N50，一般情況下，N50值越高說明基因組組裝質量越好；GC含量在DNA的4種堿基中，鳥嘌呤和胞嘧啶所占的含量，GC含量愈高，DNA的密度也愈高

scaffold N50 is that all the scaffolds in the genome are sequenced in order of length from long to short; When the cumulative length reaches 50% of the total length of all scaffolds assembled, the length of the scaffold is N50; Contigs N50 is the same.Generally, the higher the N50 value, the better the quality of genome assembly; GC content refers to the content of guanine and cytosine among the four bases of DNA; The higher the GC content, the higher the density of DNA

4 組學技術解析三七重要性狀關鍵基因

4.1 皂苷合成相關基因研究

三萜皂苷是三七中重要的次生代謝產物，其皂苷含量和種類影響著三七品質。利用基因組、轉錄組等組學技術是解析三七中三萜皂苷生物合成的重要手段之一[24]。三萜皂苷生物合成通常分為3個階段：（1）異戊基焦磷酸（-amyl pyrophosphate，IPP）和二甲基焦磷酸烯丙基（dimethylallylpyrophosphate，DMPP）的合成；（2）IPP和DMPP催化生成2,3-氧化鯊烯（2,3-oxidosqualene）；（3）2,3-氧化鯊烯經環(huán)化、羥基化、糖基化依次修飾生成三萜皂苷[25-28]。三七中三萜皂苷合成的部分關鍵酶基因已經被克隆鑒定，如3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶基因（HMG-CoA reductase，）、法尼基焦磷酸合酶基因（farnesyl diphosphate，）、鯊烯合酶基因（squalene synthase，）、鯊烯環(huán)氧化酶基因（squalene epoxidase，）、達瑪烯二醇合酶基因（dammarenediol synthase，）[29-32]。其中，HMGR被認為是人參皂苷生物合成途徑中的第1個限速酶[33]，F(xiàn)PS催化二甲基烯丙基二磷酸酯和香葉基二磷酸酯與異戊烯基二磷酸酯的順序縮合生成基焦磷酸（farnesyl diphosphate，F(xiàn)PP），SS將2個FPP分子轉化為C30類異戊二烯鯊烯，SE催化鯊烯的雙鍵環(huán)氧化形成2,3-氧化鯊烯，DS催化2,3-氧化鯊烯形成達瑪烯二醇[34]。

根據三七不同組織轉錄組數據分析表明，三七中人參皂苷合成途徑關鍵基因（、、、）均在三七花中高表達，且2年生和3年生三七植株中花和葉中表達水平高于根和須根，3年生三七中的表達水平略低于2年生三七[35-36]。在下游皂苷生物合成過程中，由細胞色素P450單加氧酶（cytochrome P450，CYP）和UDP-糖基轉移酶（UDP-dependent glycosyltransferases，UGT）發(fā)揮關鍵作用[37]，其中催化達瑪烯二醇形成原人參二醇（protopanaxadiol，PPD），催化PPD形成原人參三醇（protopanaxatriol，PPT），且在地上部分中大量表達，主要在地下部分表達[38]。PPD和PPT經過UGT催化形成下游單體皂苷。Jiang等[22]通過基因組與轉錄組聯(lián)合分析，挖掘并驗證了5個UGT，即、、、、。Wang等[39]挖掘并驗證了5個不同亞家族的UGT基因，即、、、、，分別催化PPD和PPT形成不同的單體皂苷（圖1）。三七皂苷生物合成關鍵基因的功能驗證，為今后開發(fā)品質相關功能標記及育種材料的篩選提供了科學依據。

圖1 不同UGT基因催化形成不同單體皂苷

4.2 三七素生物合成途徑研究

三七素也稱三七氨酸，是三七中天然存在的水溶性非蛋白氨基酸，其化學名為β--草酰--α,β-二氨基丙酸（β--oxalyl--α,β-diaminop-ropionic acid，β-ODAP）。三七素作為三七止血的主要活性成分，用于治療外傷出血等癥狀，是云南白藥中發(fā)揮止血作用的有效成分。三七素在三七中的質量分數可達0.9%，在三七花中的質量分數最高，可達到3.33%，其次是根狀莖和主根，莖葉中也有較高含量[40]。利用組學技術，推測出三七素生物合成途徑，并挖掘到合成通路關鍵酶家族3-磷酸化絲氨酸轉氨酶、II類磷酸吡哆醛依賴性酶、鳥氨酸環(huán)化脫氨酶、?；罨?及BAHD?；D移酶相關基因，該發(fā)現(xiàn)為三七素生物合成提供了分子基礎[23]。

4.3 脅迫響應相關基因研究

三七脅迫響應相關基因主要涉及生物脅迫、重金屬及非生物逆境脅迫相關基因。人參鏈格孢是引發(fā)三七黑斑病的主要病原菌之一，許振寧等[41]發(fā)現(xiàn)三七葉片接種人參鏈格孢后，幾丁質酶基因的表達量迅速升高，呈波動上升趨勢，外源茉莉酸甲酯預處理三七根部，表達水平上升；接種茄腐鐮刀菌后，轉錄水平急劇上升，接種后4 h達到最高轉錄水平，表明參與人參鏈格孢以及茄腐鐮刀菌侵染三七的防衛(wèi)反應。白智偉等[42]對基因重組蛋白的體外平板抑菌實驗顯示，該基因原核重組蛋白對尖孢鐮刀菌、茄腐鐮刀菌、輪枝鐮刀菌的菌絲生長具有抑制作用。將該基因轉入煙草后提高了煙草對茄腐鐮刀菌的抗性。關瑞攀[43]從三七中獲得7個dirigent（）全長序列，通過體外平板抑菌實驗表明，的重組蛋白對4種病原真菌串珠狀赤霉菌、核盤菌、茄腐鐮刀菌和尖孢鐮刀菌的菌絲生長有明顯的抑制作用，且隨著蛋白濃度的提高，抑制活性增強。亞細胞定位表明，PnDIR1蛋白定位于植物細胞壁，基因轉入煙草后，過表達顯著增強了轉基因煙草對茄腐鐮刀菌的抗性。病程相關蛋白（pathogenesis-related protein，）基因是三七與病原菌互作研究的一個突破點，唐美瓊等[44]通過蛋白組差異定量研究，在三七中鑒定出與人參序列高度相似的病程相關蛋白基因，該基因在三七受尖孢鐮刀菌脅迫后表達量顯著提高。楊丹等[45]在三七主根中分離到，對其進行原核表達并用其純化重組蛋白進行體外抑菌活性實驗，其重組蛋白對茄腐鐮刀菌和毀滅柱孢有抑制作用。Li等[46]在三七中分離到一個編碼PR-like蛋白基因，該基因的重組蛋白對茄腐鐮刀菌的孢子萌發(fā)有抑制作用。將該基因導入煙草后穩(wěn)定表達，轉基因植株對茄腐鐮刀菌有較高抗性。Liu等[47]揭示外源施用茉莉酸甲酯誘導三七對茄腐鐮刀菌的抗性機制，結果表明三七中參與萜類骨架生物合成、苯丙氨酸代謝和植物-病原體相互作用相關的基因經茉莉酸甲酯處理后上調表達，外源施加茉莉酸甲酯顯著激活亞油酸13-脂氧合酶（linoleate 13-lipoxygenase，）、丙二烯氧化環(huán)化酶（allene oxide cyclase，）和丙二烯氧化合酶（allene oxide synthase，）基因，上述基因均為茉莉酸生物合成關鍵基因，研究結果表明茉莉酸信號在三七對茄腐鐮刀菌感染的反應中起重要作用。上述研究為三七抗病育種提供了重要線索。

重金屬脅迫嚴重影響三七安全品質，Liu等[48]分析了砷對三七品質的影響以及響應的耐受機制。三七受到砷脅迫后，人參皂苷、類黃酮的生物合成會受到抑制，人參皂苷和黃酮類生物合成上游及下游通路中7個編碼關鍵酶的基因在砷脅迫中表達下調，編碼轉運蛋白（ATP結合盒、多藥及毒素外排、糖、寡肽、硝酸鹽轉運蛋白）基因、激素代謝相關因子（乙烯、脫落酸、細胞分裂素）和砷積累相關基因（已糖轉運蛋白基因、天然抗性相關巨噬細胞蛋白基因、金屬硫蛋白基因和谷氧還蛋白基因）差異表達。三七響應干旱脅迫的研究較少，徐若等[49]對干旱脅迫后三七差異基因進行分析，發(fā)現(xiàn)控制脫落酸合成關鍵酶9-順式-環(huán)氧類胡蘿卜素雙加氧酶被顯著富集，說明干旱條件下可能通過脫落酸相關合成基因表達的增加，調控三七植株對干旱脅迫的應答。

5 三七育種方法應用

5.1 選擇育種

選擇育種是植物品種選育的基本方法，三七經過多年的人工栽培，遺傳背景仍是混雜群體，遺傳多樣性豐富。且三七為常異花授粉植物，個體基因雜合，遺傳基礎復雜，生長周期較長，目前難以獲得純系品種，而當前三七品種選育主要采用集團混合選擇法對三七進行品種選育，獲得群體品種。集團混合選擇法是現(xiàn)階段滿足三七品種選育要求的主要育種方式。集團選擇法在三七新品種選育中有成功案例如新品種滇七1號，良種滇七3號、苗鄉(xiāng)4號、苗鄉(xiāng)5號，其他藥用植物如人參品種吉參1號和寶泉山人參，燈盞花優(yōu)質、高產品種千山1號和千山2號也均是采用集團選擇法進行品種選育[50]。

5.2 誘變育種

三七誘變育種研究較少，王朝梁等[51]用秋水仙堿對三七種子進行處理，處理后植株增高，葉片增大，葉色濃綠，葉綠素含量及氣孔數目增多。滕娟等[52]利用不同劑量（0～160 Gy）的60Co-γ射線對三七種子進行處理，結果表明三七種子的適宜劑量（半致死劑量）為54 Gy；隨輻射劑量的增大，丙二醛含量增加，可溶性糖、游離氨基酸、可溶性蛋白、超氧化物歧化酶活性也都隨輻射劑量的增加而呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢，并在20 Gy或10 Gy出現(xiàn)峰值，三七新鮮種子對較低劑量的60Co-γ射線具有一定的耐受能力。周璇等[53]利用化學誘變劑甲基磺酸乙酯不同濃度誘變三七種子，獲得了花型小、矮株、畸形葉等三七表型變異植株。此外，篩選到具有抗衰老特征的三七植株，該植株其內源激素水楊酸、脫落酸、生長素、茉莉酸和茉莉酸-異亮氨酸的含量發(fā)生明顯改變。

為了探究三七與其近緣種雜交的可能性以及種內雜交的適應性，孫玉琴等[54]對三七花粉活力以及柱頭可授性進行了研究，采用MTT法研究了三七開花散粉后30 h的花粉活力，花粉散粉后8 h內花粉活力維持在70%以上，散粉后15 h花粉活力明顯減弱，30 h后，花粉活力只有20%～30%，花粉貯藏過程中在4 ℃和?20 ℃條件下均能有效保存花粉，三七花粉保存適宜在保存期10 d內完成雜交工作，不宜超過20 d。該研究為三七種內雜交和遠緣雜交提供理論依據。

5.3 分子標記輔助育種

分子標記迅速發(fā)展，被廣泛應用于藥用植物種質資源遺傳多樣性分析、品種鑒定、品質和抗性育種等方面[55]。擴增片段長度多態(tài)性（amplified fragment length polymorphism，AFLP）[56]、限制性片段長度多態(tài)性（random amplified polymorphic DNA，RAPD）[57]、簡單序列重復區(qū)間（inter-simple sequence repeat，ISSR）標記、相關序列擴增多態(tài)性（sequence related amplified polymorphism，SRAP）[9]、SSR[58]和SNP[59]等分子標記技術，在三七遺傳改良中均有報道。

5.3.1 RAPD標記 段承俐等[60]采用RAPD分析，從160個10 bp的寡核苷酸引物中篩選出8條特異性引物對三七裁培群體中的7個變異類型共34個樣品進行了PCR擴增共擴增出了49條帶。其中多態(tài)性條帶37條，變異類型之間的多態(tài)性差異達75.50%，同一類型不同個體間的多態(tài)性差異為75.20%。從遺傳背景分析，三七栽培群體是雜合群體，具有豐富的遺傳多樣性。趙熙等[57]采用RAPD技術對2個不同產地的三七進行了DNA指紋圖譜的鑒別研究，結果表明不同產地的三七具有不同遺傳特征。楊莉等[61]利用RAPD對擬定父本和隨機挑選母本的子代進行親本分析，對各母本與擬定父本的基因型差異分析，得到三七花粉的傳播距離應≥4.5 m。RAPD被應用到三七與人參屬近緣種鑒別中，劉麗等[62]采用RAPD技術對人參屬中人參、三七、西洋參基因組DNA進行多態(tài)性分析，從120條隨機引物中篩選出12條隨機引物用于PCR擴增，共擴增出111條擴增片段，其中多態(tài)性位點107個，多態(tài)性為96.40%，3種人參屬植物中，三七與人參和西洋參的親緣關系較遠。

5.3.2 SSR標記 三七基于EST-SSR開發(fā)與應用中，Luo等[63]對EST-SSR進行分析，從2361個EST序列中共鑒定出2772個SSR基序，頻率為8.98%，鑒定出的SSR頻率與一些雙子葉物種相似，堿基重復為2～6個堿基重復，在含SSR的序列中82.5%的序列在每個序列中都有單一的SSR基序，雙堿基重復序列最豐富，雙堿基重復約為三堿基重復的2倍，AG/GA/CT/TC/是雙堿基重復序列中常見的堿基重復。同時，發(fā)現(xiàn)參與編碼三萜皂苷合成酶（AACT、HMGR、SE、SS、DS）的序列相連SSR基序。張金渝等[64]用EST-SSR對來自4個不同區(qū)域的17份三七品系，進行了居群遺傳多樣性和遺傳結構分析，品系遺傳變異和遺傳分化鑒定。在8個居群中用17對EST-SSR引物擴增出205個多態(tài)性位點，結果表明三七遺傳差異主要集中在居群內。利用17對引物在17份三七品系中共擴增出136個多態(tài)性位點，聚類分析將其分為3個類群，證明經過集團選擇后，相同栽培群體內篩選出的不同品系存在遺傳分化，也可通過EST-SSR檢測集團選擇的結果[7]。其中ISSR、SRAP在三七中應用較少，楊云[9]利用ISSR和SRAP對集團選擇4代后的3個改良群體和自然群體一致性、穩(wěn)定性、特異性進行鑒定與評價，結果表明集團選擇的3個群體一致性均大于自然群體。2017年三七完成全基因組測序工作后[20]，揭應碧等[58]對三七基因組中的SSR位點進行了分析，總共識別到314 060個SSR位點，SSR密度為每Mbp有131個SSR位點，平均距離為7.62 kb，利用苗鄉(xiāng)三七1號、滇七1號和自然群體為材料，篩選出41對引物，最終得到與表型、皂苷含量相關聯(lián)的8對SSR標記引物[65]。

5.3.3 SNP標記 董林林等[59]基于RAD-Seq技術從苗鄉(xiāng)抗七1號中獲得12個特異性SNP位點，種子、種苗、塊根進行根腐病抗性系統(tǒng)評價結果表明，與常規(guī)栽培群體相比，接種根腐病致病菌尖孢鐮刀菌7 d后，抗病品種種子病情指數下降52.0%；接種25 d，抗病品種種苗死苗率及塊根病情指數分別下降72.1%、62.4%，抗病效果顯著，是三七抗病品種選育和三七分子育種方面的重要突破[66]。Fan等[21]收集并重測序了240個三七植株，利用SNP重建了三七種群結構，將其分為了4個不同的亞群。種群結構表明，亞群之間存在頻繁的基因流動，并通過SNP數據濾過，為GWAS分析保留了11.8 Mb的SNP，通過GWAS分析，檢測到與根干質量相關的91個SNP位點和63個基因，與莖粗相關的128個基因。

6 結語與展望

三七作為我國特有的藥用植物，皂苷性狀與其藥效品質密切相關。三七中皂苷的含量和種類應是三七品種選育的核心目標?！吨袊幍洹?020年版規(guī)定三七根及根狀莖的干燥品中人參皂苷Rg1、人參皂苷Rb1及三七皂苷R1的總皂苷含量不得少于5%。因此，未來三七新品種選育應將總皂苷含量作為核心育種目標，通過種質資源篩選、分子標記開發(fā)等技術手段，獲得高總皂苷含量的三七新品種。課題組前期通過集團選擇法，構建人參皂苷Rg1、人參皂苷Rb1、三七皂苷R1、人參皂苷Re、人參皂苷Rd總皂苷含量高的群體，有望選育出總皂苷含量和單體皂苷高的三七新品種。此外，相比農作物育種，三七產量性狀應以穩(wěn)產為育種目標，在當前栽培種植水平條件下，三七新品種產量應在2250～3000 kg/hm2（干品）為宜。同時，已有三七性狀變異研究表明三七地上部分性狀與三七產量有著密切關聯(lián)，地上部分應選擇總花梗較矮、株高適中、復葉柄基莖較粗、復葉柄夾角小、葉片較寬、葉面積較大的株型材料，可利用三七基因組信息開發(fā)和驗證與根質量相關的分子標記，為產量性狀選擇奠定基礎。為了緩解連作障礙造成的道地產區(qū)三七用地緊張乃至于無地可種問題，以耐連作、高海拔抗寒為育種目標的三七新品種選育工作也應陸續(xù)推進。同時，高質量三七基因組公布為全基因組選擇育種奠定了基礎。隨著信息技術以及測序技術的發(fā)展，全基因組選擇育種方法的可行性越來越強，該方法有望在三七育種中應用，縮短三七育種周期，提高育種效率。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突

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Research progress on genetic improvement of

LI Man-qiao1, 2, 3, LIANG Qi-wen1, 2, YAN Jing1, 2, 3,CHEN Zhong-jian4, WANG Yong4, WEI Fu-gang5, ZHANG Guang-hui1, 2, LIU Guan-ze1, 2, YANG Sheng-chao1, 2

1.National & Local Joint Engineering Research Center on Germplasms Utilization & Innovation of Chinese Materials in Southwest, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China 2.Yunnan Provincial Key Laboratory of Medicinal Plant Biology, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China 3.College of Agriculture and Biotechnology, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China 4.Sanqi Research Institute, Wenshan University, Wenshan 663099, China 5.MiaoxiangIndustrial Corporation Ltd.of Wenshan City, Wenshan 663000, China

is a valuable traditional Chinese medicinal herb with large market demand.It is one of the main measures to ensure the raw material supply of traditional medicine.has strict requirements on ecological environment, thus the cultivation faced many problems such as narrow growth distribution area, serious continuous cropping obstacles, and the conventional breeding forhas not been established yet.In this paper, the genetic improvements ofwas summarized from the following aspects: Collection and identification of germplasm resources, breeding of new varieties, mining of key genes associated with important traits, development of molecular markers, and application of omics techniques were reviewed in this paper, in order to provide references for genetic improvement ofin the future.

(BurK.) F.H.Chen.; genetic resources; genomics; functional gene; molecular marker

R282.12

A

0253 - 2670(2022)10 - 3241 - 10

10.7501/j.issn.0253-2670.2022.10.034

2022-01-20

國家重點研發(fā)計劃項目（2017YFC1702500）；云南省重大科技專項（202102AE090042）；云南省重大科技專項（202102AA310045）；云南省重大科技專項（202102AA10005-02）

李滿橋（1996—），男（白族），碩士，研究方向為三七種質資源評價與遺傳改良。E-mail: 1415910330@qq.com

通信作者：楊生超，教授，博士生導師。E-mail: shengchaoyang@163.com

[責任編輯 崔艷麗]