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红禾麻为贵州重要的苗族药物,系荨麻科艾麻属植物珠芽艾麻Laporteabulbifera(Siebold&Zuccarini) Weddell.的新鲜或干燥全草,具有祛风除湿,活血化瘀的功效。红禾麻主要分布于亚洲东部和南部,在我国大部分省份均有分布。目前,红禾麻野生资源逐年锐减,在市场上流通混乱,药材质量良莠不齐。为了红禾麻资源的保护及良种选育,本文基于原植物观察及显微鉴别、原植物性状分析、化学成分含量测定及ISSR遗传多样性分析等研究方法,对红禾麻的主要种质资源进行了系统评价。主要研究结果如下: 1.原植物性状及生境观察红禾麻43个居群的原植物形态变异明显,主要表现在5个方面:块根颜色及膨大部位、珠芽数目、茎叶上的毛被数量、叶片色泽及形态、叶柄颜色。红禾麻喜生长在疏林或灌丛下半阴湿处的腐殖土浅表层,周围常伴有岩石、石堆或沙砾。 2.显微观察根的横切片可见大量黏液质及淀粉粒,木质部为2-4束;茎的横切片可见12-15个为无限外韧型维管束排列成环,韧皮部中含有大量草酸钙簇晶,木质部导管类圆形;叶为两面叶,在上表皮可见大量碳酸钙晶体(钟乳体),气孔多为不定式和不等式;不同居群的根、茎、叶的显微特征稳定,可为准确鉴别红禾麻提供参考依据。 3.原植物性状分析(1)原植物性状描述统计:其平均株高为67.37cm,叶片数12片,叶柄长4.08cm,叶长9.73cm,叶宽4.71cm,块根数17个,块根长3.54cm,块根直径0.54cm,地上单株鲜重为18.20g,地下单株鲜重为9.10g。从平均生物量来看,地上生物量和地下生物量最高的分别是40号居群和37号居群,其中以36号居群和37号居群较能兼顾地上与地下部分的生物量,是引种栽培的优选对象。(2)变异系数(CV%)分析:在各原植物性状变异系数中,块根数目(40.03%)、块根长(48.35%)、地上单株鲜重(46.42%)及地下单株鲜重(50.63%)等变异系数较高,说明在优选红禾麻种源筛选时,可重点关注这4个原植物性状,而叶宽是所有性状中变异最小的;(3)主成分分析:前4个主成分特征值累积占了总方差的76.367%,可以概括红禾麻10个性状特征的绝大部分信息量。 4.化学成分含量测定红禾麻不同居群药材的总黄酮含量范围为0.42-2.16%,多糖含量在0.42%-10.21%,说明红禾麻种质资源受环境因素影响,产地差异对药材中总黄酮及多糖含量影响较大。 5.ISSR遗传多样性分析(1)遗传多样性水平:通过对43个居群的红禾麻进行ISSR分子标记研究,结果表明在物种水平上,红禾麻的多态位点百分率(PPL%)为92.68%,遗传多样性丰富。其中遗传多样性水平最高和最低的居群分别是40号居群和1号居群,相应的PPL%分别为78.86%和32.52%;(2)居群遗传结构:红禾麻居群内基因多样性占总基因多样性的40.07%,居群间基因多样性占59.93%,说明其居群间遗传多样性大于居群内,因此在对红禾麻引种栽培时应注意居群的选择;基因流Nm<1,表明影响其居群遗传结构的主要因子可能是遗传漂变;(3)聚类分析:红禾麻可分为三大组,其中大部分地理分布距离相近的居群能够聚在一起,说明红禾麻的遗传变异与地理分布距离有较大的相关性。 6.相关性分析结果表明红禾麻药材品质与环境因子的相关系数为0.169、与遗传多样性的相关系数为0.074,总体来说药材质量与环境因子、遗传多样性的线性相关不明显,但是环境的影响相对较大。其原植物形态变异与环境的平均相关系数为0.244,与基因的相关系数为0.029,因此影响其变异的主导因素是环境。 7.综上所述,本研究认为红禾麻喜生长于半阴湿的环境,不同居群间的形态变异丰富,化学成分含量差异大,遗传多样性丰富,但根、茎、叶的显微特征较为稳定。综合产量、形态变异、化学成分及遗传多样性等方面,在红禾麻的43个居群中,共有11个居群可作为良种选育的对象,它们分别为4号、12号、24号、25号、27号、28号、33号、34号、36号、37、40号居群。在今后的栽培中,选择年均气温高、年降水量丰富、无霜期长的栽培环境较为适宜。