野生优良甘草的选育与光果甘草的生物特性研究

《中华人民共和国药典》记载我国药用甘草3种：甘草（又称乌拉尔甘草，Glycyrrhiza uralensis）、胀果甘草（G．inflata）、光果甘草（又称欧甘草、欧亚甘草、洋甘草，G． glabra）。乌拉尔甘草分布于我国三北地区（东北、华北、西北），但东北已近绝迹，华北仅内蒙古与山西境内分布，西北主要分布陕西省榆林地区、甘肃省宁夏、青海及新疆，新疆主要分布于阿尔泰地区、伊犁地区的察布查尔，南疆少量分布；胀果甘草主要分布于南疆各地及哈吐盆地，甘肃的疏勒河岸有少量分布；光果甘草仅分布于新疆，它不像前两种常见群落或群落的建群种，它常常零星分布，未见成片生长。

3种甘草虽然都作甘草入药，中药店饮片大量使用的以乌拉尔甘草为主，甘草加工的甘草浸膏主要是乌拉尔甘草，新疆产的甘草浸膏是以胀果甘草为主。光果甘草由于未形成优势商品，常常是混杂于前两种之中。实际上3种甘草化学成分有较大的差异，随着植物化学、分析化学与药理学的发展，越来越显示出光果甘草的特殊功能与优势。乌拉尔甘草、胀果甘草在20世纪80年代已经进行栽培，而且在某阶段已形成一定规模（在新疆、内蒙古），而光果甘草到近几年才开始种植，还没有形成规模，也仅仅是开始种植而已。

1 甘草种质资源的保存与资源圃的建立

1986年3月，申报国家自然科学基金项目“甘草属植物生物学特性及种质资源保存的研究”（批准号：3870031），目标是摸清我国甘草属植物资源，采集标本与种子。除分布于华北地区的圆果甘草（G．squamulosa）未采集到外，共采集到乌拉尔甘草、胀果甘草、光果甘草、云南甘草（G．yunnanensis）、粗毛甘草（G．aspera）、刺果甘草（G．pallidiflora）、黄甘草（G．eurycarpa）及无腺毛甘草（G．eglandulosa X．Y．Li）、大叶甘草（G． macrophylla X．Y．Li）、石河子甘草（G．shiheziensis X．Y．Li）、平卧甘草（G．prostrata X．Y．Li）11种，并且建立了甘草属植物种质圃，除云南甘草不能越冬，其他各种均生长发育良好。通过该项目的研究，不仅摸清了我国甘草属植物种质的“家底”，而且丰富了该属的种质资源库。

2 种间化学成分的差异

通过完成国家自然科学基金项目“甘草属植物系统与演化的研究”（批准号：39270050）、“甘草属植物物种形成机制及遗传多样性的研究”（批准号：3950012），进行了染色体组型分析、同工酶谱带分析、基因等位酶分析及繁殖生物学研究，了解到甘草属各物种的内在的本质差异与种间关系。同时，通过化学成分分析与大量文献资料分析，进一步了解到甘草属植物黄酮类化合物100余种，包括11个类型，并且不同的物种有相同的黄酮类化合物，也有不同类型的黄酮类化合物，特别令人注目的是在主要几个种内所含黄酮类化合物都有各自的侧重，以及种所特有的化学成分（表1）。

表1 各种甘草含有不同黄酮类化合物成分的数量

表注：根据2004年黄酮类化学成分分析数据。

（1）乌拉尔甘草（G．uralensis）有黄酮类化合物10类90种。以黄酮类、黄酮醇类，双氢黄酮类（Flavanones）、异黄酮与二氢异黄酮类（Isoflavones，Isoflavanones）、3－香豆素类（3－Arylcoumarins）为主。

（2）胀果甘草（G．inflata）有黄酮化合物8类44种。以查耳酮类（Chalcones）、黄酮类（Flavones）较为突出，其中，查耳酮为首次在甘草属植物中发现的。

（3）光果甘草（G．glabra）有黄酮化合物类型最多，10类65种。以异黄酮烷类（Isoflavens）、双氢黄酮类（Flavanones）、查耳酮类（Chalcones）、异黄酮与二氢异黄酮类（Isoflavones，Isoflavanones）为主，而且异黄酮烷类最为突出，多达7种，是其他甘草极少（乌拉尔甘草3种，胀果甘草2种，粗毛甘草1种）和没有的。

（4）黄甘草（G．eurycarpa）有黄酮类化合物9类36种。主要是黄酮类（Flavones）、查耳酮类（Chalcones）、异黄酮与二氢异黄酮类（Isoflavones，Isoflavanones）为主。

3 野生优良甘草品种选育

自1988年开始建立甘草属植物种质资源圃、野外调查和生物特性的研究，比较重视光果甘草的引种栽培和优良品种选育。(www.xing528.com)

3．1 我国光果甘草资源量少

光果甘草属于中生和中旱生态型，广泛分布于欧洲、中亚与北非。在欧洲分布甚广，如西欧的法国、英国，西南欧的西班牙，南欧的希腊、意大利、罗马尼亚，东欧的阿尔巴尼亚；西亚的阿富汗、伊朗，中亚的俄罗斯高加索、西伯利亚、哈萨克斯坦、土库曼斯坦、吉尔吉斯斯坦、乌兹别克斯坦、塔吉克斯坦；北非的叙利亚、巴勒斯坦。我国仅分布于新疆，而且是零星分布。它不像乌拉尔甘草在新疆阿尔泰地区，内蒙古鄂前旗、抗锦旗，宁夏的盐池地等地呈群落或多为群落的建群种，而且1986年内蒙古就进行大面积围栏护管，新疆在生产建设兵团农一、二、三师建立甘草生产基地，而新疆的光果甘草只是混杂在其他甘草中，从未形成品牌。

3．2 光果甘草的生态类型及表型性复杂，生物活性物质特殊，经济价值高

光果甘草在新疆的生态型多种，有的荚果直、表面光滑，有的荚果微弯曲、表面光滑，有的荚果直或微弯、表面粗糙具腺体，有的荚果直，表面被蜜腺。后者被命名为光果甘草变种蜜腺甘草（G．glabravar．glandulosa X．Y．Li）。

我们选育的优良性状是总黄酮具有特殊化学成分异黄酮烷类化合物：甘草定（Glabridin）、甘草西定（Licoricidin）、光果甘草素A、B（Glabridin A，B）、异甘草素蜜腺甘草（Isoliquiritogenin）、4′－O－甲基光果甘草定（4′－O－Methylgl－Glabridin）、3′－甲氧基光果甘草定（3′－Methoxyglabridin）等12种，除乌拉尔甘草含微量的甘草西定外，其中8种成分是光果甘草所特有的。

光果甘草（Glycyrrhiza glabra）现已分离出12种甘草异黄酮烷类化合物（Isoflavans）。1980年，首先由美国堪萨斯大学Jester教授从光果甘草分离提取，当时作为抗菌药物进行筛选。1987年，日本丸善化成株式会社（ヒカシマル）调味品公司发现它们具有优良的防腐和抗氧化作用，可用于食品保存和抗人体过氧化物的保健品。1989年，发现它们具有优异的抑制酪氨酸酶和氧化互变酶的作用，对皮肤美白有极佳效果与防止细胞老化，保持细胞活性的作用。欧洲的甘草、条草或切片价格比我国甘草要高2～3倍，如西班牙甘草及甘草制品，主要是种不同。美国原来从西班牙和叙利亚进口的甘草中提取以上成分，曾外销每公斤合人民币20万元，现在每公斤也在15万元以上。而我国许多化妆品厂家也从日本进口增白剂。我们应该尽快改变这种状态。

4 野生优质甘草品种选育的思路与方法

从野生光果甘草种群中选育优良品种，其特点：单位面积高产；提高具有生理活性高的黄酮类化合物；抗逆性强；主根短、水平根量大（便于采挖、提高经济效益和应用价值）。

（1）秋季从资源圃或野外采收所需要的荚果，取出种子后，冰箱低温保存，第二年春播种［由于多个种在同一资源圃内生长，难免种间自然杂交，进行“留纯除杂”（天然杂交者1‰）］，3～4年后结实，杂种植株甚少，经数年，不杂交的种株为优良的个体。从种质资源圃到建立种子田。

（2）培育抗病虫害的优质植株。最不抗病虫害的甘草是乌拉尔甘草，而光果甘草比较抗病虫害，在春季多雨年份偶发现光果甘草感染锈病。在种子田内有意识地传播锈病孢子，受体被感染者是最不抗病的植株，铲除，并挖坑掩埋；保留不被感染的抗病个体，经反复数次，种子田保留下来的均是抗病个体。

（3）良种繁殖基地，已初步建成。现在有原始种子田5亩，实验场50亩。前者每年提供10～20公斤种子，其他种子均由野外进行株选荚果，种子播种在“纯化除杂”田内，一般4年后开始结实，大量结实要在5～6年后。营养繁殖的地下水平根需要2～3年挖取使用，因而野外株选工作量很大，而且要求严格。现有良种繁育基地50亩（已为5年生），以后3年内可发展至200～500亩，但是均需要利用营养缽或地下水平根茎，除原种地每年提供10公斤种子，还需要去野外株选。

（4）依据生物多样性的原则，不施农药、不用除草剂、不用化学肥料，应该是我们培育（或选育）优良品种的重要任务。允许田里有害虫与天敌，给昆虫保留部分杂草以供昆虫食用；甘草含有避免害虫危害的化学成分，例如：乌拉尔甘草含3，3’－二甲基槲皮素（3， 3’－Dimethylquercetin），使圆荚象鼻虫的拒食；光果甘草及蜜腺甘草含光果异黄酮烷（Phaseollinisoflavan），是蓝跳幼虫的拒食剂。