黄芩为唇形科黄芩属多年生草本植物黄芩(Scutellaria baicalensis Georgi)的干燥根,是我国传统常用大宗中药材之一。由于野生黄芩资源的日趋匮乏,人工栽培黄芩日趋成为黄芩药材的主要来源。然而,黄芩目前尚未形成高产优质的栽培品种,栽培所用种子多来自野生,种源混杂,所产药材良莠不齐。本论文作为黄芩优良品种选育的基础工作,以从全国黄芩主产区采集到的57份黄芩种源子代为研究对象,采用田间试验和实验室分析相结合的方法,从植株生长性状、生理特性、药材产量、药材外观性状和化学成分含量多个层面,对黄芩药材产量和质量方面进行了较为系统的研究,开展了多个种源三个产地的多点种源试验,旨在探讨遗传和环境对黄芩药材产量和质量的影响及其机制,为黄芩优良品种选育提供指导。取得主要研究结果如下：
1.多点种源试验分析结果表明：黄芩药材产量主要受产地环境影响。因为黄芩药材产量的环境方差占总平方和的百分数(19.58%)大于遗传(14.67%)和遗传与环境互作的百分数(16.29%),说明环境对黄芩药材产量的影响大于遗传的影响,其次为遗传与环境互作效应,在以产量为指标的黄芩良种选育中,应该优先考虑栽培产地的选择。黄芩药材产量与经度、纬度、海拔、年降水量和年均湿度呈正相关,在选择栽培产地时,应优先考虑东北方向、高海拔、降水量多且年均湿度大的地区。
2.单点种源试验分析结果表明：同一试验点不同种源黄芩药材产量一年生阶段存在极显著差异(P<0.01),其单点试验的广义遗传力为0.5902,说明在一年生阶段,黄芩药材产量受中等偏上的遗传控制。对不同种源黄芩二年生与一年生单株药材产量进行比较分析,结果表明,47%与一年生趋势保持一致,26%相对变小,27%相对变大,说明黄芩药材产量有47%受其本身影响。即遗传对黄芩药材产量也有影响,因此,在黄芩高产优质栽培实践中,在首先优选产地的同时,开展选种工作也很重要。
3.黄芩药材产量与地上部分生长性状的相关分析表明：黄芩药材产量与植株形态、茎色、株高、株幅、二级分枝数、叶片形状、叶色、叶长、叶宽、叶柄长等10项指标呈显著或极显著的正相关,与始花期呈现一定的正相关,但是未达到显著水平,相关系数从0.141到0.283,说明黄芩药材产量表现为随着株高、株幅的增加而逐渐增加的趋势,花期越晚,产量越高,也就是说,植株高大晚花类型的黄芩产量高,植株矮小早花类型的黄芩产量低。
4.多点种源试验分析结果表明：黄芩药材外观性状主要受产地环境及遗传与环境互作效应影响。因为根长和总侧根数的遗传与环境互作方差占总平方和的百分数(31.72%和27.00%)均大于环境(12.63%和18.73%)及遗传(10.50%和8.26%)占总平方和的百分数,芦头直径遗传方差占总平方和的百分数(20.83%)大于环境(17.00%)及遗传与环境互作的百分数(17.20%),距芦头10 cm处直径环境方差占总平方和百分数(25.80%)大于遗传(13.35%)及遗传与环境互作所占的百分数(21.44%)。
5.单点种源试验分析结果表明：同一试验点不同种源黄芩根长、芦头直径及总侧根数存在极显著差异(P<0.01),其单点试验的广义遗传力分别为：0.7315、0.5719及0.6267,距芦头10 cm处直径无显著性差异(P>0.05)。说明根长、芦头直径及总侧根数受中等偏上的遗传控制,距芦头10 cm处直径受遗传的控制较小
6.多点种源试验分析结果表明：黄芩苷和汉黄芩苷含量主要受遗传控制；黄芩素和千层纸素A含量受到遗传和环境的共同作用,同时遗传的作用也不容忽视；环境对汉黄芩素含量的影响较大,遗传的影响较小。因为黄芩苷和汉黄芩苷含量遗传方差(55.43%和57.92%)占总平方和的百分数大于环境(1.37%和0.85%)和遗传与环境互作的百分数(43.21%和41.23%),黄芩素和千层纸素A含量遗传与环境互作方差占总平方和百分数(46.65%和69.20%)大于遗传(39.53%和28.24%)及环境占总平方和的百分数(13.82%和2.52%)。
7.单点种源试验分析结果表明：不同种源黄芩一年生根和二年生根黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素、汉黄芩素和千层纸素A含量存在极显著差异(P<0.01)。估算5种化学成分的广义遗传力,一年生阶段分别为0.6354、0.5645、0.6197、0.5856和0.5976；二年生阶段分别为0.5702和0.7132,黄芩素、汉黄芩素和千层纸素A无法计算。说明一年生和二年生黄芩的黄芩苷和汉黄芩苷含量受中等偏上的遗传控制,具有很好的遗传改良潜力；一年生的黄芩素、汉黄芩素和千层纸素A含量也受中等偏上的遗传控制。
8.对不同种源黄芩二年生与一年生单株化学成分含量进行比较分析,结果表明,黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素、汉黄芩素和千层纸素A含量分别有44%、54%、30%、38%和52%受其本身影响。
本论文的研究特色和创新点为：揭示了遗传因素和环境因素对黄芩药材产量和质量的影响程度,探讨了遗传因素和环境因素对黄芩药材产量和质量的影响机制,为进一步的遗传育种研究工作奠定了基础。
