完成十字花科植物的研究价值及开发利用前景

十字花科植物的研究价值及开发利用前景

摘要：从十字花科植物的植物学特征、食用价值、观赏价值、药用价值及保健功效等方面论述了十字花科植物的研究价值,对其开发利 用前景进行了展望,并介绍了2种新的遗传改良方法。 关键词：十字花科植物;特征特性;研究价值;开发前景

十字花科是开花植物中最有经济价值的科之一。它不但可以作为蔬菜、花卉、油料作物,而且可用作药材、调味料,一些野生型的十字花科植物,还可以从中提取重要的工业用油。十字花科植物共有378属、3000多种,全世界均有分布,以北温带种类最多。中国有十字花科植物98属、420余种。对十字花科植物进行有效地遗传改良,进一步开发其利用价值,对于改善人们的膳食结构,促进经济发展具有重要意义。 1、植物学特征

十字花科植物为1年生或多年生草本植物,常具辛辣味,基生叶常呈莲座状,茎叶互生,无托叶;叶全缘或羽状深裂。花两性,辐射对称,常排成总状花序;萼片、花瓣各为4片,十字形花冠;雄蕊6个,4长2短,故叫四强雄蕊;雌蕊有两心皮组成,被假隔膜分为2室;侧膜胎座,具假隔膜;角果,种子无胚乳;染色体(X)4～15,多数为6～9。十字花科植物的识别要点是:草本,花两性,整齐,十字形花冠,四强雄蕊,子房上位,角果,侧膜胎座,具假隔膜。 2、开发利用现状

2.1作为油料作物十字花科为人类提供了多种油料植物。油菜是重要的油料作物,在我国长江流域及西北、西南广泛栽培,其种子含油量

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30%～50%。近年来,菜籽油约占我国食用植物油消费量的35%。菜籽饼粕是仅次豆粕的大宗饲用蛋白质源,菜籽蛋白质含量27%～32%。油菜还可以制造生物柴油,对环境保护和能源的持续供应有重要意义。诸葛菜的种子含油量高达50%以上,也是很好的油料作物。蓝花子又称油用萝卜,含油量32%～52%,油质纯正,是优良的食用油。同时,它又是很好的工业油料植物,适宜于云南省山区和高寒山区种植。播娘蒿、海甘蓝、萝卜、独行菜、芝麻菜、葶苈等种子油均在工业上有广泛用途。

2.2作为蜜源作物芸薹属植物的花丝基部有蜜腺,且大多数在早春开花,是重要的蜜源植物。油菜枝繁叶茂,繁花似锦,花期长。每年4、5月油菜花开,十里花海,一片金黄,“油菜花儿泻黄金,油菜花蜜甜透心”。油菜花蜂蜜质地纯正,具有延年益寿和抗衰老的功效。蓝花子花期长,花内有2个发达的蜜腺,是春夏季的主要蜜源作物之一。蓝花子的花粉丰富,营养价值高,是高级食品和保健品的原料。

2.3作为调料十字花科的一些种类还可作调料。芥菜、白芥、黑芥的种子称为“芥子”,均为著名香辛料芥末的原料。芥菜种子粉碎后可加工成芥末粉,适用于凉拌菜,有一种特殊的辛辣味,而且芥末营养丰富,含有蛋白质、脂肪、碳水化合物、钙、铁、磷、芥子酸、芥子甙等,还可将芥末中的辣味物质提炼制成芥末油。芥末作为辛辣调味料,可以促进人们唾液分泌,增进食欲。山葵以香、辛、甘和粘4种特色傲居香辛料作物之首,且富含Vc。特有的辛味成分芥子油具有杀菌防腐、镇痛和增进食欲等功效。因其可以去除腥味,是吃生鱼片和生猛海鲜

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时必需的佐料。辣根是十字花科多年生宿根植物,其肉质根有强烈的辛辣味,可以加工为辣根膏,是生食海鲜、马肉必蘸的调味料,也可作为辣酱的原料。

2.4作为观赏植物十字花科中还有美丽的花卉,如紫罗兰、桂竹香、诸葛菜、羽衣甘蓝、香雪球、岩生庭芥、缎花等。紫罗兰又名草桂花、草紫罗兰、红金雀等,属十字花科紫罗兰属,是多年生亚灌木状的草本花卉,总状花序顶生,花色有紫带红、淡红、淡黄和白色,因播种时间不同春夏秋均可开花。紫罗兰花色鲜艳,花期长,具芳香,植株低矮,是布置花带、花境、花坛、花径的好材料,还可作为切花材料。羽衣甘蓝,又 名羽叶甘蓝、叶牡丹,为十字花科芸苔属2年生草本植物。羽衣甘蓝为甘蓝的变种,高30～40cm,叶大而肥厚,叶面皱缩,带白粉,叶色各异。羽衣甘蓝叶色极为鲜艳,是秋、冬季和早春的重要观赏植物,适用于布置冬季城市中的大型花坛,也是中心广场和商业交通绿化的盆栽摆花材料。诸葛菜,又名二月兰,为十字花科诸葛菜属植物,1年或2年生 草本,我国北方各地广泛分布。诸葛菜开花早、花期长、花色鲜艳,花纯白、浅紫、深紫、白中缀紫等多种颜色,早春开花,总状花序,可作为庭院花卉和花坛用花。

2.5作为中草药、染料和保健功效的食品菘蓝(IsatisindigoticaFort.)属于十字花科菘蓝属植物,其干燥根医学上称为板蓝根,具有清热解毒、凉血利咽之功效。医学上,用板蓝根治疗伤风感冒、发热、头痛、咽喉肿痛、扁桃体炎、急性腮腺炎、咳嗽痰多等上呼吸道感染疾病。新近研究表明,板蓝根在临床上可用于抗菌、抗病毒、抗血小板凝聚、

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抗内毒素,增强肌体免疫功能,抑制肿瘤活性。诸葛菜全草入药,性平,味辛甘,有开胃下气、利湿解毒的功效,可治食积不化、黄疸、消渴、热毒风肿、疔疮、乳痈等病症。豆瓣菜可清热解燥、润肺止咳、通经利尿、消除疲劳等,可治疗肺结核和肺热燥咳。萝卜的种子称“莱菔子”,具有消食化痰之功效。莱菔子中含有的一种植物化学物———异硫氰酸盐,俗称“莱菔子素”,可预防许多化学致癌物诱导的DNA损伤和多种肿瘤的发生。油菜、青菜、芥菜、卷心菜、萝卜等蔬菜,不仅是人们餐桌上常见的可口菜肴,而且具有抗辐射损伤的功能。经过10多年的不懈努力,我国科学家从这些十字花科植物中成功提取了一种天然辐射保护剂———SP88。SP88不仅对处于电离、电磁等辐射环境下的人具有一定的保健作用,而且对于恶性肿瘤患者放疗和化疗过程中引起的白细胞、血小板减少等症状也有一定的缓解作用。 3、展望

3.1离子束生物技术的应用离子束生物技术是20世纪80年代中期兴起的具有中国自主知识产权的新的诱变技术,在生物遗传改良上已经表现出广阔的前景。离子束生物技术在作物遗传改良上主要有两方面的作用:其一是诱变效应,原理是将特定的离子注入生物体,由质、能、电三位一体效应,引起生物体内遗传物质发生改变,进而引起生物体的突变效应;其二是介导外源大片段遗传物质的转化,离子束对生物细胞的蚀刻作用,在细胞内形成一定的通道,利于外源遗传物质的进入。离子束生物技术应用于十字花科植物已经有一些探索性的工作。董遵等用离子注入方法已经选出一批田间生长较好、双低达标的育种材料,

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包括一些高油酸株系;武宝山等用离子束处理甜菜杂交种子,发现诱变当代具有明显的增产增糖效应日本用离子束技术培育出颜色新奇和大花的品种;郑州大学离子束实验室用离子束注入露头青萝卜种子,当代发现萝卜叶片、果荚明显增大,萝卜个体也明显增大,具有显著的增产效应。因此,利用离子束生物技术对十字花科植物进行遗传改良,结合传统的育种方法,可以从后代选育优良的变异材料。这是一种创造新种质的有效手段。此外,利用离子束生物技术对十字花科植物进行外源大片段遗传物质的转化,可以克服传统育种远源杂交不亲和的弊端,加速育种进程。利用离子束的诱变效应对油菜种子进行诱变,期望从诱变后代中选到能够打破自交不亲和的变异材料,不失为一种有益的尝试。

3.2多倍化和细胞工程染色体组的多倍化是推动植物进化的重要途径。植物经过多倍化以后,植株个体较大,叶片变大,茎、根变粗,光合产量高,抵御病虫害和不良环境的能力较强。多倍体的同化物含量往往较高,如四倍体水稻的蛋白质和氨基酸含量一般都比较高,适口性更好。四倍体莴苣的Vc含量比二倍体高50%。四倍体莳菜氨基酸含量及叶绿素含量均比二倍体高,且适应性强,抗逆性好。三倍体西瓜和甜瓜的含糖量、四倍体番茄和甘蓝的Vc含量比相应的二倍体含量高。多倍体用于浆果类也可提高其品质,延长贮存期。三倍体无籽西瓜、三倍体甜菜、三倍体香蕉、三倍体蜜橘及四倍体葡萄等是多倍体育种的重要研究成果。四倍体还可以克服远源杂交不孕的问题。四倍体小黑麦、六倍体小黑麦、八倍体小黑麦就是用该方法获得的。因此,可

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