发布时间：2023-09-25 11:52:35
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中图分类号 S522 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）10-0039-02
Abstract Vigna radiata L. is an important economic crop used in medical and food industry.Breeding methods on Vigna radiata L. and genetic research progress were described.New ways and thoughts for reference were in prospect in this paper，including exploring of Vigna radiata L. germplasm resources and strengthenning of the Vigna radiata L. genetic studies. It provided theoretical basis and technical support for Vigna radiata L. breeding and genetic research，in order to improve the level of domestic Vigna radiata L. breeding and genetic research.
Key words Vigna radiata L.；breeding；molecular genetics；prospect
绿豆（Vigna radiata L.）属于豆科，别名青小豆，因其颜色青绿而得名。绿豆在中国主要产区集中在黄河、淮河流域的平原地区[1]，生产经历了高―低―高的发展历程。绿豆营养丰富，可药食兼用，又是食品工业的重要原料，有“食中佳品，济世长谷”之称[2]。
1 绿豆育种研究进展
1.1 绿豆种质资源的收集与评价
种质资源是农业生产、新品种选育、遗传研究及生理生化研究的重要物质基础。目前，全球收集和保存的绿豆种质资源共有3万余份，世界上最大的收集和保存机构为亚洲蔬菜研究与发展中心亚洲区域中心[3]。1978年起，中国绿豆种质资源的搜集、农艺性状鉴定和整理、保存被正式列入国家重点研究项目。由中国农业科学院作物品种资源研究所组织各省、市、区的有关科研单位开展了绿豆种质资源的收集、鉴定、保存和利用，从20多个省（市、自治区）共收集绿豆资源6 000余份，完成了逾5 600份品种农艺性状的鉴定，并列入《中国食用豆类品种资源目录》[4-5]。种质资源的收集是育种及资源深入研究的基础。亚洲蔬菜研究与发展中心亚洲区域中心对收集的绿豆种质资源的进行分析与鉴定后，筛选出一批抗虫、抗逆、农艺性状较好的优质资源[3]。中国对2 200余份资源进行了抗病虫、抗逆性鉴定及品质分析[6]，建立了资源评价数据库，为绿豆品种选育时亲本的选择提供了参考[7-8]。
1.2 绿豆育种研究概况
G豆新品种的选育主要采用系统选育、引种、杂交及诱变等常规方法。通过对地方绿豆品种资源的评价与鉴定，保留适合品种，并大面积推广，这些鉴定的新品系有效地解决了当地绿豆育种及生产中存在的问题，如印度的抗病品系和高蛋白品系。引进的品种可直接鉴定后进行种植，如从AVRDC引进的中绿1号、中绿2号等，对中国绿豆生产起到了极大的推动作用；引种还可丰富杂交亲本的遗传基础，提高品种的综合品质，许多育成的新品种都是由引进品种和地方品种杂交而来，如韩国裂叶品种Samgang、小粒品种Soseon[9-10]，巴基斯坦高产品种Ramzan[11]，中国品种豫绿2号、豫绿4号、冀绿9239、冀绿2号、潍绿1号等品种[12-14]，这些育成的新品种已成为当地的主栽品种。绿豆属于自花授粉作物，人工杂交成功率较低，诱变育种是继系统选育和杂交育种之后发展起来的一项新技术。1996年，中国学者对绿豆进行了空间诱变研究，获得了一批稳定的绿豆变异品系[15]，科研人员利用γ射线诱变培育的晋绿豆2号适应性广且产量高[16]，Khan等[17]利用SA（叠氮化钠）诱变出的绿豆生育期显著缩短，后代群体产生了广泛的变异。
2 绿豆分子遗传学研究
2.1 绿豆分子标记及遗传图谱的研究
分子标记方面，由于前期绿豆分子遗传学研究比较落后，RAPD、AFLP 等常用标记方法应用比较频繁，但RAPD技术不稳定，且RAPD和AFLP技术繁琐且费用昂贵。因此，随着技术的开发，基于PCR技术的标记技术应用越来越多，如SSR分子标记技术。Kumar等[18]利用锚定PCR技术开发的SSR引物在绿豆基因组及绿豆近缘种中都能扩增出特异性条带，故这些开发的引物也可用于亲缘关系分析及近缘种间的比较作图研究。孙 蕾等[19]为了找到与抗豆象基因连锁的分子标记，利用63个RAPD标记和113个SSR/STS标记分析群体，共找到了22个与抗性基因连锁的分子标记。绿豆遗传连锁图谱的构建及目标基因的定位将有效缩短育种周期，为基因精细定位、基因克隆及分子定向修饰育种等奠定基础。如Lambrides等[20]利用抗豆象野生种ACC41及栽培种Berkern后代群体构建了2个绿豆遗传连锁图谱。
2.2 绿豆相关基因克隆研究进展
目前，绿豆基因克隆及研究工作已起步，但对绿豆转基因的研究还不成熟。缪建锟等[21]利用绿豆叶片扩增出362 bp的绿豆防御素基因，对其进行序列比对后将其构建到植物表达载体中进行遗传转化分析。Chen等[22]分离了绿豆Hsc70的cDNA，并在转录和翻译水平检查了其表达水平，该基因属于组成型表达基因，主要在生长发育过程中起作用。
3 展望
绿豆已成为我国种植结构调整及农民脱贫致富的重要经济作物，国家已把绿豆列入现代农业产业技术体系中，绿豆的育种研究也取得了显著成效，但从近年来新品种选育情况来看，资源利用率还比较低，一些潜在的优异资源还没有被发掘出来。应继续加强绿豆种质资源挖掘力度，继续搜集和鉴定资源的遗传多样性，为绿豆育种提供特征明确的优良种质[23-24]。
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【中图分类号】R532．21【文献标识码】A【文章编号】1673－5234（2015）12－1148－03
血吸虫病（schistosomiasis）是一种严重的共患寄生虫病，呈全球分布。在我国主要流行的是日本血吸虫病。2013年全国共报告血吸虫病感染184943例，晚期血吸虫病患者29796例［1］，血吸虫病的流行位居水传播疾病之首，严重影响我国的社会经济发展和人类健康。钉螺（Oncomelaniahupensis）是日本血吸虫的唯一中间宿主，主要分布在亚洲东部和东南部，中国内地仅有湖北钉螺一种，钉螺分布与血吸虫病的流行息息相关。目前防控该病最常用的方法是消灭钉螺，人工培养钉螺对研究钉螺的生物学特性和筛选灭螺药物具有重要意义。本文对钉螺的生物学特性和人工培养的方法进行综述。
1钉螺的生物学特性
1．1形态学
钉螺为水陆两栖，常栖息于田间、池藻等淡水水域。它主要由螺壳和软体两部分组成，软体部分的前部为头、颈、足和外套膜，后部是内脏；表面有纵肋者称“肋壳钉螺”，壳长约10mm，宽约4mm。壳面光滑者称为“光壳钉螺”，比肋壳钉螺稍小，长、宽分别为6mm和3mm，多见于山丘地区。钉螺形态学特点主要包括形态特征、解剖结构等方面。钉螺早期的研究重点集中在钉螺内外部的形态结构变化，如螺壳形状、螺肋的数目及厣核的旋数［2］，并以此来认识与鉴别钉螺，如巴西钉螺被认为是光壳钉螺的一种，螺壳黑色，螺壳外唇无隆起线，壳光滑有黄色“假眉”，厣与齿舌与湖北钉螺相同［3］。钉螺的形态特征是研究钉螺的分类、遗传和进化的基础，分布于山区的光壳钉螺和分布于湖沼水网地区的肋壳钉螺生存条件不同。湖北钉螺具有遗传多样性，而且具有不同程度的遗传变异［4］。石朝辉等［5］通过对湖北庙河上下游钉螺调查发现，两个地区钉螺分别为光壳钉螺和肋壳钉螺，上下游螺群的遗传距离并无明显差异。
1．2分类学
钉螺俗称钉螺蛳，为动物界第二大动物门－软体动物门腹足纲中的一类，有雌雄之分。早期对钉螺分类的研究主要是以钉螺形态学和解剖学为依据的，自1913年宫入庆之助和铃木稔在日本证实光壳钉螺为日本血吸虫的中间宿主以来，对钉螺分类的依据主要是根据形态和解剖结构，如螺壳、螺厣和螺肋数目及齿舌形态特征。美国Bartsh根据螺旋数、齿式将钉螺分为Oncomelania、Katayama和Schistomophora［6］。有学者发现螺壳颜色、螺厣、齿舌等差异不大，认为钉螺的分类以形态结构为依据并不严谨［7－8］。近年来分子生物学技术的发展对钉螺分类的研究起到了重要作用。George等［9］通过对中国大陆不同地区、不同种群钉螺的同工酶进行比较，再结合螺壳形态学的基础将湖北钉螺再分成3个亚种：滇川亚种（O．h．robertsoni）、福建亚种（O．h．tangi）和湖北亚种（O．h．hupensis）。牛安欧等［10］利用单重复序列锚定PCR技术（SSR－PCR）将中国大陆7省的湖北钉螺分为4类。周艺彪等［11］采用微卫星锚定PCR分子技术对19个种群钉螺的基因DNA进行分析，进一步验证了中国大陆湖北钉螺分为滇川亚种、广西亚种、福建亚种和指名亚种等4个亚种。
1．3遗传学
钉螺的生物特征、地理分布以及日本血吸虫和钉螺之间的相容性都与钉螺遗传学特性密切相关。表观遗传学、分子遗传学和景观遗传学的研究应用在生物灭螺中起着不可替代的作用。早期，表观遗传学常用来作为钉螺分类依据，刘月英等［12－13］认为中国大陆钉螺属于一属一种，世界各地钉螺作为同一种属只有种下亚种和地理株之分，但种下具体如何分类尚未得到解决。随着分子生物学的发展，钉螺种群同工酶谱的分析、DNA基因序列的研究进一步得到发展。日本血吸虫与钉螺之间的相容性主要取决于两者之间的同工酶等位基因［14］，而且不同种群的钉螺对日本血吸虫的相容性不同［15］。周晓农等［16］研究了中国9省34个地区螺群的同工酶，结果表明钉螺种群间的变异程度较大，而同种群内的变异较小，肋壳钉螺的遗传变异分化程度小于光壳钉螺，且钉螺从喜马拉雅山脉扩散至世界各地，因环境变化，基因也发生了剧烈漂移。景观遗传学是在2003年由Manel［17］首次提出，其结合了景观生态学和种群遗传学的特点，意义在于研究物种微进化与景观环境之间的关系，为研究钉螺遗传变异分化提供了新的研究方法［18］。崔斌等［19］采用微卫星锚定技术对湖北松滋地区不同景观环境下钉螺遗传特性进行分析，结果表明湖北钉螺种群间遗传变异并不明显，而钉螺个体间变异显著。景观遗传学作为一门新兴学科，将人类及其活动纳入了研究范畴，在理论和方法方面有很大的发展空间。
1．4生态学
钉螺繁殖、分布及扩散等生态学特征与血吸虫病的流行息息相关。钉螺生态学的研究对血吸虫病的传播和预防可以起到理论指导作用。钉螺的生长繁殖易受灭螺药物和环境改变的影响，其分布密度与植被盖度有关［20］。林丹丹等［21］对鄱阳湖的自然环境进行研究发现植被总盖度与钉螺分布成正比，总盖度越高钉螺分布越广。地形是影响钉螺分布重要的因素之一，杨慧等［22］对云南地形的考察，发现云南地形以山区为主，呈孤岛性分布，扩散不明显，建议灭螺范围应以阳性钉螺分布地区为主，并适当扩大范围。钉螺的扩散方式主要以主动扩散和被动扩散为主，水流、光照强度、钉螺吸附能力以及水中障碍物均可影响钉螺的扩散［23］。此外，自然因素和社会因素如水灾、水利工程建设及旅游开发等也可影响钉螺分布与扩散。
1．5生理生化
钉螺的生理生化对研究灭螺药物的作用机制以及灭螺效果具有重要意义。杜小华等［24］用不同浓度的水和乙醇提取物配置成不同浓度的羊踯躅溶液进行灭杀钉螺实验，结果显示浓度不同的提取物处理钉螺后的灭杀率不同，其中以70％乙醇提取物灭杀钉螺的效果最佳。周康等［25］通过实验发现瑞香狼毒同上述几种药物一样对钉螺的主要能量代谢物质糖原有较强的抑制作用，而且以浓度为70％乙醇提取物的效果最好。黄春兰等［26］用硫酸、蒽酮比色法鉴定湖北钉螺各月份的肝、头足部肌肉和整体软体组织的糖原含量，结果表明整体软体组织和肝的糖原含量随着时间的推移而下降。吴明煜等［27］用不同浓度的蛇床子总香豆素处理液浸泡钉螺，在浸泡液处理的前96h内，钉螺体内糖原的含量随着浸泡时间的延长而降低，说明蛇床子总香豆素可以影响钉螺的糖原含量。胡彦龙等［28］研究发现田皂角甙当浓度超过0．80g／L时可以明显降低钉螺体内糖原含量，降低的幅度达12．49％～73．16％。刘金涛等［29］发现浓度大于0．85g／L的苦楝子可以降低钉螺内的糖原含量，降低幅度为10．78％～69．94％。过氧化物酶、三磷酸腺苷酶、琥珀酸脱氢酶、乳酸脱氢酶是钉螺进行有氧呼吸的关键酶，抑制这些酶的合成可以有效地杀灭钉螺。顾文彪等［30－31］用苦楝叶提取液浸泡钉螺发现三磷酸腺苷酶、琥珀酸脱氢酶和乳酸脱氢酶降低，而一氧化氮合成酶增高，一氧化氮合酶的升高可以使NO合成增加，破坏钉螺机体内的线粒体氧化磷酸化，使能量合成受抑制，达到杀灭钉螺的效果。王万贤等［32］分别采取樟树的新鲜叶、茎皮和根皮调配成1％、0．5％、0．1％、0．05％等4个不同浓度的溶液处理钉螺，结果显示钉螺体内的过氧化物酶的活性随着浸泡的时间延长活性降低，其中以根皮的效果最好，叶的效果较差，建议大量种植樟树作为生态林可达到较好的抑螺效果。
2钉螺的人工培养研究
2．1钉螺螺卵的孵化和幼螺的生长
对于钉螺螺卵的孵化和幼螺的生长，主要的影响因素为温度、水和食物。钉螺螺卵的正常孵化需要在水中或是湿润的泥面上［33］，饲料以奶粉及复合动物饲料为主，其中藻类喂养幼螺存活率较高，达90％以上，且生长良好［34－35］。田建国等［36］采用了收集螺卵恒温孵化法、直接恒温孵化法和自然状态孵化法三种方法对钉螺螺卵进行孵化，结果显示泥土也可以影响钉螺螺卵的孵化。
2．2成螺的人工培养
成螺培养因实验目的不同，室内培养方法也不尽相同，常用室内培养感染性钉螺是泥盘草纸饲养法［37］。成螺培养主要为感染性钉螺，其中毛蚴感染钉螺的比例至关重要，张聪等［38］采用泥钵内铺细土泥法，按毛蚴与钉螺数量比为5：1、10：1、20：1三种不同比例进行感染，结果显示毛蚴感染的比例为10：1时，钉螺阳性感染率最高。
随着群体遗传学信息、环境因素和表型资料的不断累积，有越来越多的研究发现，环境因素在人类的适应性进化中起着至关重要的作用。
“简单而言，人类群体环境适应性研究就是应用达尔文进化论的思维，分析不同环境对生存于其中的人群的自然选择作用。”中国科学院院士张亚平说。
张亚平等从自然气候因素、环境中的病原体分布及食物来源等方面，对人类的适应性进化进行了综述。文章第一作者、宁波大学医学院生物化学与分子生物学系讲师季林丹认为，人类群体环境适应性研究的意义之一，是可为人类的历史提供印证信息甚至新的线索。“从采集狩猎型社会逐渐过渡为农耕社会，人类的饮食组成发生了极大变化，牛奶及其他乳制品、麦类等开始出现在人们的食物中。现有的遗传学数据显示，不同人群中与上述食物代谢相关的基因可能经历了自然选择，不同人群的遗传背景与他们的饮食习惯密切相关。”
为什么北方人通常比南方人高大？为什么随着纬度升高，人的肤色逐渐变浅？“通过环境适应性研究，可以直接从环境角度来寻找不同人群表型差异的根本原因。”季林丹说。
此外，人类群体环境适应性研究还可为今后气候变迁应对策略的制定提供参考信息。
为更好地研究临床疾病服务
在张亚平看来，人类群体环境适应性研究的最终目的是为了更好地研究临床疾病。
从达尔文医学角度，疾病就是一种不适应体内外综合环境而导致的状态，只是这个不适应要经由一个很长的进化学上的时间尺度才显现出来而已。因此，这些疾病的发病机制及诊疗可以尝试从分子进化角度进行新的探讨。
“随着科技发展，不同人群的表型数据、分子遗传学数据、环境数据逐步累积，统计分析方法不断改进，从分子进化角度来研究人类的进化历史和相关疾病的研究日益增多，逐步开始从整体、多维的角度分析人类表型/基因型的分子进化。”
宁波大学医学院预防医学系副教授徐进举了两个国外的研究例子：2010年，剑桥大学研究人员发现大猩猩能够携带一种导致疟疾的恶性疟原虫，这种疟原虫曾被认为只存在于人类身上。疟疾每年导致200万人死亡，其中85%的死亡发生在撒哈拉以南的非洲。他们认为，随着灵长类动物和人类的接触增加――这主要是由于非洲的伐木和森林砍伐――人类与动物之间的寄生虫传播风险会增加。
