高值化杜仲定向培育
1.杜仲种质资源选拔育种
我国为现存杜仲的原产地，杜仲广泛的分布范围和适应性，造就了不同地理种源的杜仲生长、发育特点有明显的差异。就树皮特征而言，不同地区有很大差别，如湖南慈利杜仲林场以光皮类型较多，而遵义杜仲林场则以深纵裂类型较多。研究表明，不同种源区的种子，在种子品质和苗木生长等方面都存在差异。因此，有必要进一步开展杜仲地理种源试验研究，通过营造种源试验林，研究不同种源杜仲群体变异规律，筛选出适合不同地区发展的优良种源以及各种育种目标的优良植株。
（1）采样点的确定与采样方法
首先，确定采样点。我国杜仲自然分布地形复杂，生态环境差异较大，且多数种源区都是局部分布，并不连续，很难用网格法确定采样点，因此，根据杜仲主要分布区的生态环境特征，杜仲大的种源区可分为：秦岭山区、小陇山、中条山、伏牛山、熊耳山区、大别山区、武当山、鄂西山区、大巴山区、黄山、武夷山、西天目山等17个生态气候区。采样范围可参照以下20个地点：陕西宁强、岚皋，甘肃两当，山西闻喜，河南嵩县、新县，湖北郧西、恩施，四川达县、旺苍，安徽绩溪，江西九江，湖南慈利，贵州遵义、黔西、黄平，云南昭通，广西资源，福建崇安，浙江安吉。这些地区包括了我国杜仲自然分布的生态气候类型，也是我国杜仲的集中产区。具体采样点可根据当地杜仲资源分布情况确定。
其次，确定采样方法。目前，我国杜仲的天然林分保存不多，大多数为人工林，因此，采样林分必须是本地起源的林分，林分所处位置能够代表本地区的生态气候特点，采样林分应为成熟林，其面积和密度应满足采种单株数量、保证种子正常发育。有研究发现，杜仲存在单性结实现象，应避免从孤立木上采种。
（2）试验设计方法
首先是苗圃实验。苗圃实验要在同一块苗圃内进行，苗圃地选择要求土壤条件比较一致，空间异质性低。前茬为杜仲苗圃的要禁止做苗圃试验。苗圃试验设计与播种一般采用随机区组设计，小区面积5平方米左右，每小区苗木约150株，重复4次即可。用作种源试验的种子播种前需对种子进行品质鉴定，播种时按照设计好的排列顺序播种，同区组内要同时播种，播种行距30～35厘米，每行每5厘米播1粒种子。苗圃试验开展后应及时布置观测，苗期可以初步评定各产区适应能力、抗性及遗传变异的初步模式，观测项目主要包括发芽率、物候期、生长节律、抗病虫能力、成苗率、苗高、生物量、叶色等指标。
其次是造林试验。杜仲种源试验林除在特定条件下进行外，还应根据实际情况，在3～5个不同生态气候的多种立地条件下设多点造林试验，研究各种源遗传型与环境的交互作用，判定各种源对生态环境的适应范围。造林试验采用随机区组设计，4～6株小区，6～7次重复，2米×4米的造林密度。造林苗木从苗圃试验苗木中随机抽取，测定其速生性和抗性的稳定性一般需6～8年，如检测其叶片含胶量、含药量的稳定性，测定3～5年即可。造林试验开展后同样应及时布置观测，主要调查观测的内容有造林成活率、树高、胸径、皮厚、产叶量、叶片含胶量、主要药效成分含量、产皮量等，另外，对物候期、病虫害情况、冻害、干旱、风等应及时进行观测；其他需要调查的内容还有树形、分枝角度、干形、冠幅、叶片形态及大小、树皮特征、雌雄比例、果实形态及大小、呼吸速率、光合速率、养分含量等指标。
（3）试验结果分析
通过试验统计分析，可以得到：①不同种源间的差异情况；②种源与环境条件的关系；③杜仲群体遗传性状的相关性；④性状与生态因子之间的相关性；⑤杜仲的地理变异模式；⑥生态型的划分；⑦根据不同的生产目的，可以选拔专门的优良植株。
2.杜仲多倍体育种
（1）多倍体形成的原理及方法
多倍体细胞形成的途径有两种：体细胞染色体加倍和性细胞染色体加倍。人工诱导多倍体是采用体细胞染色体进行加倍的。人工诱导多倍体的方法包括物理、化学和生物学三种，物理方法有温度骤变、X射线处理，离心力、机械创伤；化学方法有秋水仙素，咖啡碱、萘骈乙烷、三氯甲烷等；生物学方法是采用杂交和嫁接；其中以秋水仙素溶液的处理，使用较普遍，效果较好。(https://www.daowen.com)
（2）多倍体的鉴定
处理后的植株，不一定都是多倍体，有的形成嵌合体，有的仍是二倍体。简单的鉴定方法是从形态上比较，叶、果、种子是否加大，内含物（含胶、含药量）是否增加。如果种子增大，播种后长成植株，再检查植株的叶片、气孔是否加大，花粉粒是否加大，但最可靠的方法是检查染色体数目。通常以根尖和花粉母细胞为镜检材料。
（3）我国杜仲多倍体育种取得的成果
植物多倍体由于染色体数目倍增，常带来一些形态和生理上的巨大性变化，如细胞体积增大、叶片增大变厚、代谢物含量增多等。因此，多倍体育种一直是杜仲遗传改良的希望所在。朱登云等首先通过胚乳培养获得了三倍性胚乳愈伤组织及其再生植株，但未见后续报道。此后相关研究多集中在体细胞染色体加倍方面，并通过施加秋水仙碱溶液处理杜仲种子及幼苗获得了四倍体，可用于选育三倍体的亲本材料。通过人工诱导2n配子是快速获取三倍体的有效途径，目前也取得了一些成就。虽然进一步研究工作量还很大，但从现在的研究成果已经看到了杜仲多倍体育种的前景。
3.杜仲生物技术育种
随着分子生物学研究方法及其应用技术的不断发展和完善，目前以分子标记辅助育种和遗传修饰育种（遗传转化或转基因育种）为代表的分子育种已成为植物育种的主要方向。分子育种因为能够有效地对植物重要的农艺性状的功能基因和代谢途径进行定向的人为调控和改变，打破原有种属间杂交不亲和的限制，组合多个目的基因于一体，克服传统杂交育种和诱变育种方法选育周期长、变异频率低等缺点，极大地促进了近年来植物育种的迅猛发展。杜仲常规育种已取得了较大的进展，生物技术育种研究也已有一定进步。杜仲组织培养方面建立了以愈伤组织诱导、愈伤组织诱导丛生芽、壮苗生根路线为基础的植株再生体系。杜仲遗传多样性研究方面研究表明我国杜仲资源混杂，遗传多样性较低。杜仲性别分子标记技术为幼苗时期杜仲性别选择及合理配置提供理论依据和实践指导，可大幅提高育种效率。杜仲全基因组精细图谱也于2014年完成，对杜仲的遗传改良、基础生物学和进化研究发挥重要的作用。随着高通量测序的发展，对杜仲功能基因的研究起了极大的促进作用，而功能基因的发掘为杜仲的转基因育种奠定了基础。
杜仲生物技术育种虽然已取得了一定的进展，但仍存在一些问题：（1）在杜仲遗传转化、细胞悬浮培养、原生质体培养、花药培养和离体培养等研究利用方面，仍未建立起一套可操作性强的技术体系。（2）缺乏基因的高效发掘技术，实用分子标记较少，许多重要目标性状基因还需紧密标记，还缺乏品质、产量、抗性等改良的高效育种技术。
4.杜仲良种无性繁殖技术
杜仲硬枝扦插困难，以往一直通过种子育苗繁殖。但也可以采取嫁接、根蘖、插根、压条、嫩枝扦插等方法进行无性繁殖。杜仲新品种选育成功之后，无性繁殖技术则成为这些新品种选育规模栽培和实现产业化的关键。
杜仲具有很强的根蘖性，可以通过根蘖繁殖或利用幼化的根蘖苗嫩枝扦插繁殖。相关研究表明，利用大树埋根萌条、当年播种苗顶梢、出圃苗留根萌条进行嫩枝扦插是非常有效的无性繁殖方法，成活率均达90%以上。
组织培养具有繁殖系数大、苗木幼化整齐、可全年生产等优势，对于杜仲良种规模化生产意义重大。但从近30多年来的研究结果看，杜仲仍是一种难以进行组织培养的植物，原因在于杜仲组织培养芽的诱导率相对较低，在继代增殖过程中丛生芽生长缓慢、且容易黄化死亡，难以获得大量用于生根培养的丛生芽，限制了杜仲组培进入工厂化生产。
对于主要利用杜仲种子的果用良种的繁殖，必须采用嫁接方法，通过采集良种老树枝条作为接穗嫁接扩繁，可保证种植的良种能尽快开花结实。而对于主要利用营养体的杜仲良种，则不宜采用嫁接方法繁殖，因为砧木与良种接穗存在一定的互作，从而影响良种的优良特性发挥。
