《药用植物育种学实验》教学大纲

一、基本信息

二、课程简介

本课程以丹参、地黄、枸杞等为材料，讲授药用植物传粉习性的判断、花粉活力和柱头可授性的判断及杂交技术的制定，多倍体诱变和鉴定技术作为必做内容，以农艺性状的调查和种质评价或者育种程序的观察、引种计划制定等作为其中一个选做的内容，涉及育种工作的重要内容。

三、课程目标

通过本课程的学习，要求学生掌握药用植物传粉习性的判断、杂交技术的制定，多倍体诱变技术，生育过程中重要性状的调查，品种（系）的评选与材料收获，以及良种的繁育和推广等涉及育种工作的主要内容。

课程目标1：思想品德目标：具备正确的人生观、世界观和价值观，具有爱国主义和集体主义精神；热爱中医药事业；具有知农爱农精神、具有劳动观念和扎实的工作作风。

课程目标2：专业知识目标：加深对《药用植物育种学》基础理论、基本知识的理解，进一步了解该专业特点、国内外药材生产状况、科研情况及有关技术。

课程目标3：专业能力目标：具有理论与实践相结合、综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力，具有中药资源及开发利用相关的创新精神、创业意识和创新创业能力。

四、 课程目标对毕业要求的支撑关系

五、 先修课程

学习《药用植物育种学》之前，需要先修《遗传学》，该课程需要遗传学中基础理论作为实践应用的基础，是必要的知识基础。如纯系学说是选择育种的理论支撑，杂种优势是杂交种培育的理论基础。

六、 教学内容

实验项目一：药用植物花粉生活力和柱头可授性的测定          3学时

1.1实验类型：综合设计性实验

1.2实验目的：学习并掌握形态法、染色法测定花粉生活力和柱头可授性的原理、具体技术和方法。

1.3 实验内容

形态观察的具体方法是：首先将花粉置于载玻片上，在显微镜下查看五个视野，要求被检查的花粉粒总数达100粒以上，计算正常花粉粒占总数的比率。此法简便易行但准确性差，通常只用于测定新鲜花粉的生活力。

氯化三苯基四氮唑（TTC）法：氯化三苯基四氮唑染色法（TTC）是一种用氧化还原染料的非分析测定法。凡具有生活力的花粉，在其呼吸作用过程中都有氧化还原作用，而无生活力的花粉则无此反应，因此当TTC渗入有生活力的花粉时，其脱氢酶在催化去氢过程中与TTC结合，使无色的TTC变成TTF而变为红色。作为非萌发分析花粉生活力的方法，氯化三苯基四氮唑染色法速度快也比较精确地反映花粉的生活力，而且染料容易获得。

取少量花粉于凹玻片的凹槽内或直接放于普通载玻片上，滴入0.5%TTC溶液一两滴，用镊子搅拌均匀，盖上盖玻片，将此处置于35 - 40℃的条件下15 - 20 min，在显微镜下观察不同的五个视野，凡被染成红色的均为有生活力的花粉。

联苯胺-甲萘酚法检测柱头可授性：

结果统计   将不同方法测定的不同花期的花粉活力和柱头活力统计比较，确定该物种的最佳柱头授粉期和花粉活力期，为杂交技术的拟定奠定基础。

1.4教学目标：将不同方法测定的不同花期的花粉活力和柱头活力统计比较，确定该物种的最佳柱头授粉期和花粉活力期，为杂交技术的拟定奠定基础。

实验项目二：药用植物两性花杂交技术                       3学时

1.1 实验类型：研究创新型

1.2 实验目的：认识唇形科、十字花科等主要药用植物的花器构造和开花习性，掌握其去雄授粉杂交技术。

1.3 实验内容

花器结构和开花习性  丹参花序为轮伞型总状、园锥状或穗状花序，每个花序着生3～12轮小花，每轮着生3～10朵小花。丹参属于常异交植物，自交可结实。同一花序开花顺序由下到上进行，中部和下部的小花几乎同时开放，上部的花比下部位的花延迟1～13天。每天开花时间从早晨6点左右开始，每朵小花持续开放时间为2天；每一花序以第一朵花开始开放到最后一朵花开始开放大约持续15天左右。每朵小花完全展开后花药即开裂，散出花粉，花粉在花药里可保持1～3天，以开花当天花粉量最大。

花粉采集与贮藏  花粉采集可在开花前2～3d进行，在采集花粉数量不大的情况下，将始花的花序带回，用镊子取下花冠，将花药轻轻放在光滑的纸上或培养皿内，挑出杂物，放在阴凉干燥的地方，花药开裂后，将花粉装入小瓶内，标上花粉名称，以免混杂。然后将花粉小瓶放置干燥器内或冷凉的地方，以备杂交时应用。

花序的选择和去雄  选取生长健壮的主花序和第一腋分枝上的花序，并选留中部和下部的花，将上部的花序用剪刀剪掉。在开花的前2天下午，花瓣刚露出花萼，第3天能够开放的花上进行。剪除未露出花瓣花朵，用镊子尖部轻轻分开花冠，或将花冠轻轻挑破，小心的用镊子取出2个花药，注意不能将花粉囊夹破。取雄前后要用75 %酒精棉球彻底消毒镊子和擦手。取完雄后立即套袋。

授粉与套袋  一般选择盛花期的上午9-11点进行杂交比较容易成功，这时的花粉量大、花形态正常、杂交结实率高，丹参开花后1-3天内花柱都可以保持较高的生活力，因此，对于每一个花朵来说，最好在开花后1-3天内进行杂交。授粉时，用毛笔或橡皮头沾取花粉轻轻涂在每个柱头上，待整个花序授完立即套袋(纸袋15cm×30cm)，袋口用回形针别在花序基部封严。授粉后的花序要挂牌，以作标记，牌上注明亲本组合、去雄时间、授粉时间、授粉花朵数、授粉人。

杂交结果率的调查  杂交后3～5天后，可及时取掉袋子，以利种子发育成熟，可同时进行第一次杂交结果率调查，如子房膨大，表明已受精，子房萎焉变褐，表明没有受精，30天后调查结果登记在杂交记录本上，统计杂交结实率记入下表。

要求学生每个人完成10个花枝的整枝、去雄、授粉、套袋、管理和收获整个过程，最后统计杂交结实率，上交杂交种子或果实。

1.4教学目标：进一步根据唇形科、十字花科等主要药用植物的花器构造和开花习性，以及根据之前的花粉活力和柱头可授期的判断拟定的去雄时间和授粉时间，熟练掌握其去雄授粉杂交技术。

实验项目三：药用植物多倍体诱变及观察鉴定                   6学时

1.1 实验类型：综合设计性实验

1.2实验目的：掌握秋水仙素诱变多倍体的原理，掌握利用秋水仙素进行多倍体诱变的方法、鉴定多倍体方法，以及注意事项。

1.3实验内容

诱变：秋水仙素药液的配制：称取1 g秋水仙素纯结晶体，先溶于少量酒精中，然后加冷水定容为1%质量分数的母液，放于棕色瓶中，0 - 4℃冰箱里保存备用，使用时再稀释成所需要的浓度。

秋水仙素处理：常采用浸渍法、涂抹法、滴液法和离体法。可根据处理的组织器官采用其中一种。浸渍法：可浸渍幼苗、新梢、插条、接穗及发芽的种子。秋水仙素溶液质量分数0.2 %,处理时间24 - 36 h。处理完后用水冲洗残液。

培养：为提高诱变率，必须精心管理处理后的材料，使细胞、组织、器官尽快恢复其正常生长。尤以温度管理最为重要，通常为25 – 30 ℃为好。

鉴定：一般采用先间接鉴定，再直接鉴定的方法。

间接鉴定法  常采用的鉴定方法有3种。

(1)外部形态鉴定：多倍体植株与二倍体比较，一般表现为茎粗壮，叶厚皱裙，生长速度变慢，花器变大，叶色变深等。

(2)气孔鉴定：撕取叶表皮，放在载玻片上，于显微镜下观察鉴定，多倍体的气孔一般比二倍体长，单位面积气孔数比二倍体少；多倍体保卫细胞内的叶绿体数一般多于二倍体。

通过以上间接方法，初步鉴定出多倍体可能株，进一步进行直接鉴定。直接鉴定  直接用经诱变的植株的根尖细胞或花粉母细胞制片染色，在显微镜下观察检查其染色体数目是否真正加倍。

1.4教学目标：通过该实验，掌握药用植物多倍体诱变的原理、方法和浸种法的操作步骤、鉴定方法、以及注意事项，为以后独立开展植物多倍体育种奠定基础。

实验项目四：药用植物种质资源评价和扩繁                   4学时

1.1实验类型：综合设计性实验

1.2实验目的：掌握鉴定品种资源特征特性的方法，了解种内的变异；认识当地主栽药用植物品种资源的特征特性。

1.3实验内容：

在不同品种的种植田中选出具有典型性状单株5-10株并挂牌标记，性状调查主要在开花期和收获期进行。

每2- 3 人为 1 组，每组调查2 - 5个品种，每一品种有 2 - 3 个小组调查。每个品种选出典型单株5 - 10 株。质量性状一般按三级记载，如抗病性可分为强、中、弱，调查完性状后算出平均值即为该品种的数值。

每株都应按要求调查的内容进行观测记载。

观测调查不同品种的植株性状与经济性状，包括收获器官、株型、抗性等特征特性，并对其进行比较和评价。具体调查性状可参考如下：

（1）株型：包括株高、枝下高、冠长、冠幅（株幅）、冠形、分枝角度、分枝数、枝叶的特征、植株生长情况等。

（2）花部特征：包括花期、花朵大小、花色、开花数量等。

（3）结实情况：包括种子大小、多少、千粒重等。

（4）抗性：包括抗寒性、抗热性、抗旱性、抗病性、抗虫性、耐阴性等。

（5）产量性状：单株鲜重、干重、折干率、其产量构成因素等方面的特征。

（6）药用价值等品质性状：特定的有效成分含量、商品性状。

（7）经济器官性状：

设计并填写不同品种间性状调查差异表。

（8）利用根段繁殖技术进行育苗和种植。

1.4教学目标：掌握品种特征DUS，并通过该实验，学会比较分析品种间和品种内的差异，并设计调查性状，对不同品种的综合性状进行描述和评价。

七、课程教学内容对课程教学目标的支撑关系

八、考核评价

七、 思政德育教学案例

案例1

名称：复旦大学生命科学学院钟扬教授的事例

育人目标：培养学生认识到种质资源的重要，牢记使命和责任，勇于担当

结合实验：实验项目四：药用植物种质资源鉴定和评价

案例内容：他情系社会生态，坚持生物多样性的保护和利用，把科学研究的种子播撒在雪域高原和上海海滨，为国家与社会的生态文明和绿色发展作出了巨大贡献。钟扬的一生，永远地献给了祖国的教育事业和植物学事业，牢记使命和责任，勇于担当，这种爱国、敬业、无私奉献的精神真正体现了我们的核心价值观，是每个人学习的榜样。

案例2

名称：矮孟牛的创制

育人目标：团结协作、勇于探索精神

结合实验：实验项目三：药用植物两性花杂交技术

案例内容：李晴祺老师带领遗传育种系众多老师育成矮孟牛系列小麦新种质，获得国家科技发明一等奖，了解其在农业生产中的卓越贡献，学习他们团结协作、勇于探索深入实践、勇于坚持的精神。

八、 应用型教学案例

案例1

名称：无籽西瓜的创制

育人目标：理解多倍体的育种价值。

结合实验：实验项目三：药用植物多倍体诱变及观察鉴定

案例内容：根据三倍体无籽西瓜和三倍体分析整倍多倍体的遗传特点和育种价值。

案例2

名称：DUS测定

育人目标：学生了解种质资源评价的意义

结合实验：实验项目四：药用植物种质资源鉴定和评价

案例内容：DUS分别指什么含义，为什么品种审定的时候要进行DUS测试，分析该项目的制定在种质评价中的重要性。

九、 教材及学习资料

(一)选用教材

教材类型：其他

教材使用情况：自编（本校教师主编）

宋振巧，药用植物育种学实验指导，中国农业出版社，2015年3月，第1版