阳春砂又名春砂仁,来源于姜科植物阳春砂Amomum villosum Lour.的干燥成熟果实。阳春砂为广东道地药材,主产于阳春地区,以蟠龙、春湾为佳,尤以金花坑为最,是我国著名的“四大南药”之一。功能化湿开胃,温脾止泻,理气安胎,是胃肠疾病治疗的常用药,为“香砂六君丸”、“香砂理中丸”等著名中成药的组方原料。此外,阳春砂还以其香气浓郁,味酸、苦、辛,回甘的特点,已被开发出砂仁蜜饯、砂仁糖、酒、汤料、茶、调味料等保健食品,深受国内外消费者的青睐。为进一步提高阳春砂产质,切实解决砂仁的授粉难题,本实验开展了阳春砂优良品种选育及品质评价研究。在调查阳春砂种质资源的基础上,对阳春砂4种农家栽培类型的种质进行对比分析和鉴定,筛选优质种质；在杂交育种的基础上,对杂交种春选1号进行多代培育,并从药材单产量、分子特性、水溶性多糖含量等方面将春选1号-F4与亲本(母本为传统品种阳春砂长果2号,父本为海南砂)进行对比研究,分析和评价杂交种的品质；同时再次以阳春砂长果2号为母本,杂交种春选1号-F4为父本进行回交试验,获得回交种春选2号,并对回交种与亲本(母本与父本)进行观察和对比分析,为培育和筛选优良砂仁种质,初步解决砂仁授粉难题,扩大砂仁品种资源、药材资源,切实提高砂仁药材产量和质量奠定基础。主要研究内容及结果如下第一章文献研究在全面系统地查阅了大量砂仁研究相关的国内外文献资料基础上,对砂仁的本草考证、品种鉴定、化学成分、药理研究、品质评价、栽培研究及品种选育研究等方面的研究进展进行了总结。第二章实验研究第一节阳春砂优良农家栽培类型的筛选与比较研究为筛选优质农家栽培型阳春砂,本研究从植物生长特性及分布状况、红外光谱特征及砂仁药材产量等对阳春地区现存的4种农家栽培型阳春砂进行对比分析和鉴定,筛选出抗性较强、授粉率相对较高的优质种质,为育种提供理论依据。一、阳春砂4种农家栽培类型的生长特性及分布状况定期跟踪观察及统计阳春蟠龙、春湾及永宁砂仁产区4种栽培类型阳春砂的花期、花型结构、花粉特性、果实特征等生长特性及分布量。结果表明,与其它3个农家栽培类型相比,长果2号开花迟利于昆虫授粉,自然授粉率、结实率及座果率相对较高,种质抗病抗逆性亦较强,已被广泛地推广种植,成为当今阳春地区分布最广农家栽培品种。二、阳春砂4种农家栽培类型的红外光谱特征比较研究采用傅里叶变换红外光谱技术并通过多阶求导处理方法,对阳春砂4种不同栽培类型化学成分的红外光谱特征图进行对比分析和研究,结果表明4种栽培类型阳春砂均在750-1800cm-1和2700-3500cm1两个波段范围内呈现相似的红外特征吸收,各栽培类型阳春砂的红外吸收光谱图经四阶导数变化后均无明显差异。说明不断变化的生态环境及栽培方法尚未使各栽培品种阳春砂在化学结构上产生差异,4种栽培品种仍属于同一品种。三、阳春砂4种农家栽培类型的产量对比分析采用田间小区试验,考察在自然授粉和人工授粉两种条件下4种栽培类型的结实率、产量之间的差异。实验结果表明在自然授粉条件下,4种栽培类型的结实率及产量极低,其中长果2号的结实率及产量相对最高；人工授粉条件下,4种栽培类型的结实率及产量有明显提高,其中长果2号的结实率及产量最高,说明长果2号是现有的农家栽培类型中种性较为优良的品种。第二节阳春砂杂交品种春选1号定向培育及其与亲本的比较研究张丹雁以具有优良种性的传统品种阳春砂农家栽培类型长果2号为母本,以海南砂为父本进行杂交育种,培育出杂交种春选1号。在此基础上,我们通过多代定向选育,获得春选1号-F4,并从药材产量、分子特性及水溶性多糖含量等将春选1号-F4与其亲本(父本或母本)进行对比分析研究,评价杂交品种的品质。一、阳春砂杂交品种春选1号定向培育为获得遗传性状稳定的杂交种,本研究对杂交种春选1号果实进行播种,连续自交,定向选育多代后获得基因遗传性状稳定的杂交种春选1号-F4。二、春选1号-F4与母本的产量对比分析采用田间小区试验,考察春选1号-F4与长果2号在自然及人工授粉条件下的产量差异。实验结果表明无论是在自然还是人工授粉条件下,春选1号-F4的产量均高于长果2号,且春选1号-F4的自然授粉产量与长果2号人工授粉产量较接近。说明春选1号-F4仅靠自然授粉即可达到较理想的产量。三、春选1号-F4与亲本的分子特性对比分析利用ITS基因序列分析法,对比春选1号-F4及其亲本的ITS序列峰图,探讨杂交种春选1号-F4与亲本之间的遗传关系。结果表明春选1号-F4的ITS序列存在9个简并碱基,均为母本长果2号与父本海南砂等位基因的叠加,在ITS序列上的变化符合孟德尔遗传学定律,证明春选1号-F4为阳春砂长果2号与海南砂的杂交子代。四、春选1号-F4与母本的水溶性多糖含量比较研究采用超声辅助法水提取砂仁多糖,醇沉、Sevag法脱蛋白后分别测定春选1号-F4与长果2号的水溶性多糖含量。结果表明春选1号-F4的水溶性多糖含量高于长果2号,预示春选1号-F4药理药效有可能优于长果2号。第三节阳春砂的回交试验研究春选1号-F4尽管产量高,抗性强,但果实口感欠佳,植株过高,为克服以上缺点并获得更优良的新品种,本研究再次以长果2号为母本,杂交种春选1号-F4为父本进行回交试验,以期获得更加接近母本优良种性的回交新品种。一、回交育种方法将母本花于孕蕾期进行套袋保护,于开放期人工去雄,刮取父本花粉,授于处理后的母本花的柱头上,将母本花重新套袋保护,母本杂交后,除去该花序未开放的其它花朵；回交2-3天后去除套袋保护,加强水肥管理。回交结出的果实成熟后于处暑后采收,剥取种子于9月份播种育苗,获得春选2号；于次年8月份将其移栽到大田,移植后注意淋水以迅速恢复生势。二、回交种与亲本的形态特征对比分析对比分析春选2号与母本长果2号,父本春选1号-F4的植株形态特征(株高、茎粗、叶长、叶宽等)差异。结果表明春选2号分别在株高及茎粗、叶长及叶宽等遗传了母本长果2号、父本春选1号-F4的特征。结语本研究针对阳春砂自然授粉困难、产量低而制约砂仁产业发展的瓶颈问题,将系统选育与杂交育种相结合,在阳春道地产区砂仁种质资源调查分析基础上,对阳春地区现存的4种农家栽培类型阳春砂的生长特性、分布状况及药材品质进行评价分析与研究,筛选出优良农家栽培种质；在杂交育种所获得的春选1号基础上进行多代培育,从药材单产量、分子特性,水溶性多糖含量等对杂交种春选1号-F4与亲本(母本为长果2号,父本为海南砂)进行对比分析；最后进行回交试验获得春选2号,并对春选2号与亲本(母本为长果2号,父本为春选1号-F4)的植株形态特征进行对比分析,为阳春砂的遗传育种及优良品种繁育奠定物质基础。