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摘 要：我国航天诱变选育的紫花苜蓿新品种在遗传规律、活性成分含量、生产性能等方面均具有优越性，其育种特性和部分生物活性成分已经展开了初步研究。本文对该植物的后代育种和主要生物活性成分的研究进展进行了综述，并对其广阔的应用前景提出展望。
关键词：航天紫花苜蓿；研究；应用
中图分类号：S816.5 文献标志码：C 文章编号：1001-0769（2017）08-0090-04
作为“牧草之王”的苜蓿，具有品质好、營养丰富、产草量高、适口性好、易于家畜消化等优点，已被众多学者研究。航天育种具有变异频率高、有益变异多、幅度大、稳定性强、优势明显等优点[1]，开始越来越受到关注。自1994年起，我国卫星（如神州3、4、5号和实践8号）陆续进行了草的搭载，其中就包括紫花苜蓿。2014年，中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所与其他相关单位联合攻关，利用航天诱变育种技术，成功地培育出了“航苜1号”紫花苜蓿牧草新品种。该品种基本特性是优质丰产，表现为多叶率高、产草量高、营养含量高的特性。但是，目前国内对于航天育种紫花苜蓿营养价值和有效成分提取分离的相关研究仍然较少，对其在实际生产中的应用结果更是鲜有报道。本文对我国培育出的航天紫花苜蓿中所含主要活性成分的研究进展及其应用前景进行简要综述，旨在为拓展航天紫花苜蓿中有效成分的提取提供参考，以期能高效利用新品苜蓿资源。
1 育种后代研究
1.1 遗传及生理特性
冯鹏[2]、马学敏[3]研究了以地面生长的紫花苜蓿（“实践8号”卫星搭载）第3年植株为对象，通过在不同生育期对相关物质测定分析，主要有叶绿素、可溶性糖、蛋白质、保护酶活性等，探讨空间诱变对植株叶片生理特性的影响。结果发现：（1）搭载种子的含水量不同，其对紫花苜蓿叶绿素含量和植株光合特性存在影响。当种子含水量达13%～17%时，当代诱变趋向于高产量变异，且诱变幅度大。（2）对于水分含量不同的种子，经空间诱变处理后所发生的变异方向及变异幅度都不相同。含水量为13%～17%时，正诱变。在分枝期，叶绿素a含量（对应含水量13%）比对照增加了37.08%；叶绿素b含量比对照增加了20.95%；叶绿素含量比对照增加了32.53%。显然，在分枝期时，空间诱变对叶绿素a含量影响较大，且表达效果明显。
杨红善[4]等首先研究了“航苜1号”第1代植株的基因变异情况及其连续4代的遗传稳定性。研究表明，搭载后第1代（SP1）与搭载前原品种（CK）相比，基因组DNA扩增出不同的差异带，并且该差异带在SP2、SP3和SP4代中稳定遗传。杨红善[5]等后续以“神舟三号”飞船搭载的4种紫花苜蓿材料——德宝、德福、阿尔冈金、三得利为对象进行变异特性研究。结果表明，经航天诱变后，不同品种表现出不同的突变类型：德宝、德福以生长速度较为显著；三得利以多叶变异较为显著；德福以叶面积增大较为显著。可见，航天诱变与品种自身特性相关联，并非盲目、无规律地变异。杨红善[6]还验证了“航苜1号”的生产性能，试验结果表明：“航苜1号”叶量比对照（普通优质紫花苜蓿）增加了5.72%；干草产量（14 237.5 kg/hm2）比对照提高了13.26%；开花初期，第1茬草粗蛋白质含量为20.08%，高于对照2.97%，第2茬草为18.42%，高于对照5.79%；18种必需氨基酸含量为12.32%，高于对照1.57%；微量元素明显优于对照品种。另外，分析表明，多叶率与产草量、粗蛋白、氨基酸总量的相关性呈显著正相关。
1.2 技术方法
范润钧[7]等在筛选出航天搭载紫花苜蓿第1代突变单株的基础上，对后续世代高品质选育工作进行展望，并提出建议和方法。根据“田间性状调查选材→DNA的提取→SSR引物的筛选→SSR-PCR扩增→琼脂糖凝胶电泳→聚丙烯酰胺凝胶电泳→电泳谱带的统计分析→数据处理→确定变异单株”的技术路线筛选出植株较高、叶片较大、叶色较深、多叶的4个紫花苜蓿品种的变异单株。通过正交试验优化了航天搭载紫花苜蓿SSR-PCR反应体系。
2 活性成分研究
2.1 黄酮
赵海福[8]等通过高效液相色谱法测定了提取航天紫花苜蓿中黄酮的最佳工艺条件：乙醇浓度50.5%、料液比15.2 mL/g、超声时间21.0 min、回流时间2.3 h，可提取黄酮含量10.338%。
董晓宁[9]、廖天录[10]等利用索氏回流正交方法提取了航天苜蓿中的黄酮，黄酮含量最高为10.04%，且各因素影响能力大小顺序依次为：pH>浸泡时间>料液比；此外，该活性物质对大肠埃希氏杆菌和金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度分别为0.40 mg/mL和0.70 mg/mL。
2.2 叶蛋白
潘卫仓[11]设计了航天紫花苜蓿中叶蛋白的最佳提取工艺条件：料液比1∶8（g∶mL）、提取液pH 6.1、提取温度25.0 ℃、浸泡时间2.0 h，叶蛋白提取率为14.023 8%。
杨丽娟[12]等以L9 （33）正交实验设计确定了航天紫花苜蓿叶蛋白的提取工艺条件。结果表明，各因素影响能力大小为（通过单因素实验确定）：pH>浸泡时间>料液比>温度；并对不同品系苜蓿叶蛋白进行了差异性分析，结果为三得利对照中叶蛋白含量（21.91%）和MA-7中叶蛋白含量（19.42%）相对较高。
3 应用展望
现有研究结果表明，航天紫花苜蓿各方面因素均高于普通紫花苜蓿，其含有多种生物活性成分，在禽畜养殖、生物医药等领域存在很高的利用价值。
3.1 种草养畜
新品种“航苜1号”具有叶量大、分枝强、产草量高、营养丰富等特点。2011-2013年，在甘肃省天水市秦州区，对“航苜1号”进行了生产性能试验。在当地的气候生态条件下，“航苜1号”可正常生长、结籽、成熟和越冬，表明该品种适宜在天水地区及气候类似地区进行种植[13]。 3.2 饲料加工
苜蓿叶蛋白可为家畜家禽提供丰富营养，促进其生长发育，已有许多国家实现了苜蓿蛋白的工业化生产。但在我国，叶蛋白的提取和研究处于起步阶段，因此，开发和利用苜蓿叶蛋白，对于缓解我国蛋白饲料资源紧张的局面，以及提高苜蓿的营养价值、经济附加值具有十分重要意义[14]。
3.3 药品开发
3.3.1 药物价值
苜蓿皂苷能降低血脂含量，阻断动物体吸收实物脂类和胆固醇，同时调节胆固醇含量水平，对实验性高胆固醇血症和动脉粥样硬化具有很好地防治作用[15-16]。
苜蓿三萜具有溶血、抗炎、抗癌、抗生育、抗病毒等活性；水苏碱具有祛痰、镇咳、兴奋子宫和松弛支气管平滑肌的作用；香豆素因其在抗致癌、抗致突及调节免疫功能等方面具有显著作用，有望开发成为一类新型抗癌药物[17]。但目前国内对于航天苜蓿中这些活性成分的研究报道甚少，有待进一步开展试验与探讨。
3.3.2 营养保健价值
苜蓿黄酮类化合物（芦丁）具有抗氧化作用，可有效清除人体内的自由基[18]。具有多种保健功效，如健脾胃、滋补强壮、调经活血，脾胃不和、消化不良、腰腹疼痛等。
由于对体外人类免疫缺陷病毒逆转录酶和蛋白酶活性具有明显抑制作用，苜蓿多糖具有独特的保健功效，可降血脂、降血糖、抗肿瘤、抗辐射、增强免疫[14， 17]。
随着科学研究的进步和发展，对植物中有效成分提取分离的研究会越来越深入，航天苜蓿以其优越的功能活性，在绿色饲料（添加剂）和医药方面将有广阔的发展前景。
参考文献：
[1] 范润钧，陈本建，邓波，柴小，张蕴薇.航天搭载紫花苜蓿SSR-PCR反应体系的优化以及引物的筛选[J].GRASSLAND AND TURF，2010，30（2）：22-26.
[2] 冯鹏.紫花苜蓿种子含水量对卫星搭载诱变效应的影响[D].甘肃农业大学，2008.
[3] 马学敏.空间诱变对紫花苜蓿叶片生理特性的影响[D].吉林农业大学，2011.
[4] 杨红善，常根柱，周学辉.航天诱变航苜1号紫花苜蓿兰州品种比较试验[J].草业学报，2015，24（9）：138-145.
[5] 杨红善，常根柱，包文生，柴小琴，周学辉.紫花苜蓿航天誘变田间形态学变异研究[J].草业学报，2012，21（5）：222-228.
[6] 杨红善，于铁峰，常根柱，周学辉，柴小琴.航苜1号紫花苜蓿多叶性状遗传特性及分子标记检测[J].中国草地学报，2014，36（5）：46-50.
[7] 范润钧，邓波，陈本建，柴小琴，张蕴薇.航天搭载紫花苜蓿连续后代变异株系选育.山西农业科学[J]，2010，38（5）：7- 9，64.
[8] 赵海福，王涛，李朋玲，孙宝，杨朝雪.基于HPLC测定的响应面法优化航天紫花苜蓿中黄酮的提取工艺[J].中国奶牛，2014，11：28-31.
[9] 董晓宁，赵海福，赵强，移瑞瑞，靳正娟.航天紫花苜蓿中黄酮的提取及抑菌活性[J].草业科学，2014，31（4）：771-775.
[10] 廖天录，方梅，陈虹，赵强.航天苜蓿中黄酮提取工艺及抑菌活性研究[J].畜牧兽医杂志，2013，32（3）：17-20.
[11] 潘卫仓.响应面法优化航天紫花苜蓿中叶蛋白的提取工艺[J].中国酿造，2015，34（1）：80-84.
[12] 杨丽娟，蒲晓亚，杜旭升，王廷璞，薛志强.航天紫花苜蓿叶蛋白正交提取工艺模式的研究[J].中国食品工业，2016，8：36-40.
[13] 柴小琴，刘娟，杨红善，赵丽，高蕾，周学辉，包文生，常根柱.紫花苜蓿新品种航苜1号在天水市的生产性能初报[J].甘肃农业科技，2015，1：3-6.
[14] 王蓟花，周立刚，韩建国，玉柱.紫花苜蓿化学成分及其生物活性与开发利用[J].天然产物研究与开发，2009，21：346-353，238.
[15] 丛学滋，秦孟根，李琦，卜乃钊，李子行，戴德哉.苜蓿皂甙的降血胆固醇及减轻实验性动脉粥样硬化形成的作用[J].中国药理学通报，1988，5：293-296.
[16] Story JA，Lepage SL，Petro MS，et al..Interaction of alfalfa plant and sprout saponins cholesterol in with cholesterol in vitro and in cholestrerol fed rats[J].Am J Clin Nutr，1984，39： 917-929.
[17] 李小云，刘庆，田光辉.苜蓿中生物活性研究进展[J].饮料工业，2012，12：8-10.
[18] Dombos DL，Spencer GF，Miller RW.Medicarp in delays alfalfa seed germination and seedling growth[J].Crop Sci.，1990，30： 162-166.
关键词：航天紫花苜蓿；研究；应用
中图分类号：S816.5 文献标志码：C 文章编号：1001-0769（2017）08-0090-04
作为“牧草之王”的苜蓿，具有品质好、營养丰富、产草量高、适口性好、易于家畜消化等优点，已被众多学者研究。航天育种具有变异频率高、有益变异多、幅度大、稳定性强、优势明显等优点[1]，开始越来越受到关注。自1994年起，我国卫星（如神州3、4、5号和实践8号）陆续进行了草的搭载，其中就包括紫花苜蓿。2014年，中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所与其他相关单位联合攻关，利用航天诱变育种技术，成功地培育出了“航苜1号”紫花苜蓿牧草新品种。该品种基本特性是优质丰产，表现为多叶率高、产草量高、营养含量高的特性。但是，目前国内对于航天育种紫花苜蓿营养价值和有效成分提取分离的相关研究仍然较少，对其在实际生产中的应用结果更是鲜有报道。本文对我国培育出的航天紫花苜蓿中所含主要活性成分的研究进展及其应用前景进行简要综述，旨在为拓展航天紫花苜蓿中有效成分的提取提供参考，以期能高效利用新品苜蓿资源。
1 育种后代研究
1.1 遗传及生理特性
冯鹏[2]、马学敏[3]研究了以地面生长的紫花苜蓿（“实践8号”卫星搭载）第3年植株为对象，通过在不同生育期对相关物质测定分析，主要有叶绿素、可溶性糖、蛋白质、保护酶活性等，探讨空间诱变对植株叶片生理特性的影响。结果发现：（1）搭载种子的含水量不同，其对紫花苜蓿叶绿素含量和植株光合特性存在影响。当种子含水量达13%～17%时，当代诱变趋向于高产量变异，且诱变幅度大。（2）对于水分含量不同的种子，经空间诱变处理后所发生的变异方向及变异幅度都不相同。含水量为13%～17%时，正诱变。在分枝期，叶绿素a含量（对应含水量13%）比对照增加了37.08%；叶绿素b含量比对照增加了20.95%；叶绿素含量比对照增加了32.53%。显然，在分枝期时，空间诱变对叶绿素a含量影响较大，且表达效果明显。
杨红善[4]等首先研究了“航苜1号”第1代植株的基因变异情况及其连续4代的遗传稳定性。研究表明，搭载后第1代（SP1）与搭载前原品种（CK）相比，基因组DNA扩增出不同的差异带，并且该差异带在SP2、SP3和SP4代中稳定遗传。杨红善[5]等后续以“神舟三号”飞船搭载的4种紫花苜蓿材料——德宝、德福、阿尔冈金、三得利为对象进行变异特性研究。结果表明，经航天诱变后，不同品种表现出不同的突变类型：德宝、德福以生长速度较为显著；三得利以多叶变异较为显著；德福以叶面积增大较为显著。可见，航天诱变与品种自身特性相关联，并非盲目、无规律地变异。杨红善[6]还验证了“航苜1号”的生产性能，试验结果表明：“航苜1号”叶量比对照（普通优质紫花苜蓿）增加了5.72%；干草产量（14 237.5 kg/hm2）比对照提高了13.26%；开花初期，第1茬草粗蛋白质含量为20.08%，高于对照2.97%，第2茬草为18.42%，高于对照5.79%；18种必需氨基酸含量为12.32%，高于对照1.57%；微量元素明显优于对照品种。另外，分析表明，多叶率与产草量、粗蛋白、氨基酸总量的相关性呈显著正相关。
1.2 技术方法
范润钧[7]等在筛选出航天搭载紫花苜蓿第1代突变单株的基础上，对后续世代高品质选育工作进行展望，并提出建议和方法。根据“田间性状调查选材→DNA的提取→SSR引物的筛选→SSR-PCR扩增→琼脂糖凝胶电泳→聚丙烯酰胺凝胶电泳→电泳谱带的统计分析→数据处理→确定变异单株”的技术路线筛选出植株较高、叶片较大、叶色较深、多叶的4个紫花苜蓿品种的变异单株。通过正交试验优化了航天搭载紫花苜蓿SSR-PCR反应体系。
2 活性成分研究
2.1 黄酮
赵海福[8]等通过高效液相色谱法测定了提取航天紫花苜蓿中黄酮的最佳工艺条件：乙醇浓度50.5%、料液比15.2 mL/g、超声时间21.0 min、回流时间2.3 h，可提取黄酮含量10.338%。
董晓宁[9]、廖天录[10]等利用索氏回流正交方法提取了航天苜蓿中的黄酮，黄酮含量最高为10.04%，且各因素影响能力大小顺序依次为：pH>浸泡时间>料液比；此外，该活性物质对大肠埃希氏杆菌和金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度分别为0.40 mg/mL和0.70 mg/mL。
2.2 叶蛋白
潘卫仓[11]设计了航天紫花苜蓿中叶蛋白的最佳提取工艺条件：料液比1∶8（g∶mL）、提取液pH 6.1、提取温度25.0 ℃、浸泡时间2.0 h，叶蛋白提取率为14.023 8%。
杨丽娟[12]等以L9 （33）正交实验设计确定了航天紫花苜蓿叶蛋白的提取工艺条件。结果表明，各因素影响能力大小为（通过单因素实验确定）：pH>浸泡时间>料液比>温度；并对不同品系苜蓿叶蛋白进行了差异性分析，结果为三得利对照中叶蛋白含量（21.91%）和MA-7中叶蛋白含量（19.42%）相对较高。
3 应用展望
现有研究结果表明，航天紫花苜蓿各方面因素均高于普通紫花苜蓿，其含有多种生物活性成分，在禽畜养殖、生物医药等领域存在很高的利用价值。
3.1 种草养畜
新品种“航苜1号”具有叶量大、分枝强、产草量高、营养丰富等特点。2011-2013年，在甘肃省天水市秦州区，对“航苜1号”进行了生产性能试验。在当地的气候生态条件下，“航苜1号”可正常生长、结籽、成熟和越冬，表明该品种适宜在天水地区及气候类似地区进行种植[13]。 3.2 饲料加工
苜蓿叶蛋白可为家畜家禽提供丰富营养，促进其生长发育，已有许多国家实现了苜蓿蛋白的工业化生产。但在我国，叶蛋白的提取和研究处于起步阶段，因此，开发和利用苜蓿叶蛋白，对于缓解我国蛋白饲料资源紧张的局面，以及提高苜蓿的营养价值、经济附加值具有十分重要意义[14]。
3.3 药品开发
3.3.1 药物价值
苜蓿皂苷能降低血脂含量，阻断动物体吸收实物脂类和胆固醇，同时调节胆固醇含量水平，对实验性高胆固醇血症和动脉粥样硬化具有很好地防治作用[15-16]。
苜蓿三萜具有溶血、抗炎、抗癌、抗生育、抗病毒等活性；水苏碱具有祛痰、镇咳、兴奋子宫和松弛支气管平滑肌的作用；香豆素因其在抗致癌、抗致突及调节免疫功能等方面具有显著作用，有望开发成为一类新型抗癌药物[17]。但目前国内对于航天苜蓿中这些活性成分的研究报道甚少，有待进一步开展试验与探讨。
3.3.2 营养保健价值
苜蓿黄酮类化合物（芦丁）具有抗氧化作用，可有效清除人体内的自由基[18]。具有多种保健功效，如健脾胃、滋补强壮、调经活血，脾胃不和、消化不良、腰腹疼痛等。
由于对体外人类免疫缺陷病毒逆转录酶和蛋白酶活性具有明显抑制作用，苜蓿多糖具有独特的保健功效，可降血脂、降血糖、抗肿瘤、抗辐射、增强免疫[14， 17]。
随着科学研究的进步和发展，对植物中有效成分提取分离的研究会越来越深入，航天苜蓿以其优越的功能活性，在绿色饲料（添加剂）和医药方面将有广阔的发展前景。
参考文献：
[1] 范润钧，陈本建，邓波，柴小，张蕴薇.航天搭载紫花苜蓿SSR-PCR反应体系的优化以及引物的筛选[J].GRASSLAND AND TURF，2010，30（2）：22-26.
[2] 冯鹏.紫花苜蓿种子含水量对卫星搭载诱变效应的影响[D].甘肃农业大学，2008.
[3] 马学敏.空间诱变对紫花苜蓿叶片生理特性的影响[D].吉林农业大学，2011.
[4] 杨红善，常根柱，周学辉.航天诱变航苜1号紫花苜蓿兰州品种比较试验[J].草业学报，2015，24（9）：138-145.
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[7] 范润钧，邓波，陈本建，柴小琴，张蕴薇.航天搭载紫花苜蓿连续后代变异株系选育.山西农业科学[J]，2010，38（5）：7- 9，64.
[8] 赵海福，王涛，李朋玲，孙宝，杨朝雪.基于HPLC测定的响应面法优化航天紫花苜蓿中黄酮的提取工艺[J].中国奶牛，2014，11：28-31.
[9] 董晓宁，赵海福，赵强，移瑞瑞，靳正娟.航天紫花苜蓿中黄酮的提取及抑菌活性[J].草业科学，2014，31（4）：771-775.
[10] 廖天录，方梅，陈虹，赵强.航天苜蓿中黄酮提取工艺及抑菌活性研究[J].畜牧兽医杂志，2013，32（3）：17-20.
[11] 潘卫仓.响应面法优化航天紫花苜蓿中叶蛋白的提取工艺[J].中国酿造，2015，34（1）：80-84.
[12] 杨丽娟，蒲晓亚，杜旭升，王廷璞，薛志强.航天紫花苜蓿叶蛋白正交提取工艺模式的研究[J].中国食品工业，2016，8：36-40.
[13] 柴小琴，刘娟，杨红善，赵丽，高蕾，周学辉，包文生，常根柱.紫花苜蓿新品种航苜1号在天水市的生产性能初报[J].甘肃农业科技，2015，1：3-6.
[14] 王蓟花，周立刚，韩建国，玉柱.紫花苜蓿化学成分及其生物活性与开发利用[J].天然产物研究与开发，2009，21：346-353，238.
[15] 丛学滋，秦孟根，李琦，卜乃钊，李子行，戴德哉.苜蓿皂甙的降血胆固醇及减轻实验性动脉粥样硬化形成的作用[J].中国药理学通报，1988，5：293-296.
[16] Story JA，Lepage SL，Petro MS，et al..Interaction of alfalfa plant and sprout saponins cholesterol in with cholesterol in vitro and in cholestrerol fed rats[J].Am J Clin Nutr，1984，39： 917-929.
[17] 李小云，刘庆，田光辉.苜蓿中生物活性研究进展[J].饮料工业，2012，12：8-10.
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