生物技術在藥用植物中的應用及研究進展【摘要】通過參閱大量文獻資料對近年來生物技術在我國藥用植物研究中的應用進展進行了綜述。從組織培養(yǎng)技術在藥用植物中的應用、細胞培養(yǎng)的研究概況、基因工程、離子束的應用和分子生物學在藥用植物中的應用等內(nèi)容出發(fā)，目的在于為開發(fā)我國豐富中草藥資源、利用我國中草藥資源提供開發(fā)的依據(jù)?！娟P鍵詞】中草藥；生物技術；組織培養(yǎng)；基因工程；離子束我國野生藥用植物種質(zhì)資源非常豐富，已發(fā)現(xiàn)11000多種藥用植物，種類和數(shù)量均居世界首位，為我國研制新的天然藥物奠定了良好的資源基礎。但傳統(tǒng)的中草藥獲取方法是以采集和消耗大量的野生植物資源為代價的，當采集和消耗量超過自然資源的再生能力時，必然會導致物種瀕危甚至滅絕。為了解決藥用植物的供需矛盾，人們多采用人工栽培的方法擴大藥源，但在人工栽培藥用植物時又面臨著花費時間長、繁殖系數(shù)小、耗種量大、種子帶病與農(nóng)藥殘留等問題，嚴重影響了產(chǎn)量和品質(zhì)。近年來，生物技術的興起，為我國藥用植物的研究和發(fā)展提供了良機和手段。1植物組織培養(yǎng)1.1歷史與現(xiàn)狀近40年來，植物組織培養(yǎng)已成為生物學科研究的重要技術手段，并在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、醫(yī)藥業(yè)等行業(yè)中被廣泛應用，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。我國藥用植物組織培養(yǎng)的研究，可以追溯到20世紀60年代。1964年，中國科學院上海植物生理研究所羅士韋教授等首先報道了人參組織培養(yǎng)獲得成功的研究成果。到目前為止，已有120多種藥用植物通過離體培養(yǎng)獲得試管植株，其中大多數(shù)為珍貴的藥用植物。其中有的還利用試管繁殖技術用于生產(chǎn)栽培種植藥材，如苦丁茶、蘆薈、懷地黃、枸杞、金錢蓮等。1.2組織培養(yǎng)技術在藥用植物中的應用1.2.1藥用植物種苗的快速繁殖利用植物組織培養(yǎng)技術進行藥用植株無性繁殖來解決藥用植物天然資源不足這一棘手問題，具有成本低、效率高、生產(chǎn)周期短、無性遺傳特性一致的優(yōu)點。特別是對某些種子繁殖慢、難繁殖的藥用植物。組織培養(yǎng)通過選擇材料的部位(如根、莖、葉的段、片、塊等)，運用培養(yǎng)基獲得芽體，最后培養(yǎng)成為植株?，F(xiàn)在已經(jīng)在藥用植物中廣泛應用，已在上百種藥用植物上成功完成組織培養(yǎng)。1.2.2無性植株的再生無性植株的再生是對植物通過組織培養(yǎng)和遺傳工程進行品種改良的一個先決條件，也是實現(xiàn)獲得大量人工種苗的重要途徑，目前我國藥用植物用組織培養(yǎng)技術繁殖的無性系可概括為以下幾個方面：①帶節(jié)莖段扦插快繁，即由帶節(jié)莖段在無菌條件下扦插，可以進行快速無性繁殖，如黃芩、羅布麻等；②器官發(fā)生，細胞或愈傷組織培養(yǎng)通過不定芽形成植株，如枸杞、西洋參、毛地黃、丹參、黃連等已通過這種方式建立了無性繁殖系，得到了人工種苗；③類胚體途徑，細胞或愈傷組織通過胚狀體途徑，即經(jīng)過球形胚期、心形胚期、魚雷胚期、子葉胚期經(jīng)成熟胚發(fā)育成小植株。有些植物在成熟胚的類胚體上，還能繼續(xù)不斷地形成新的胚狀體，如西洋參、人參、甘草、三七、黃連等；④原球莖，細胞或組織培養(yǎng)經(jīng)原球莖途徑分化形成植株。如鐵皮石斛、百合等。1.2.3胚的離體培養(yǎng)獲得人工種苗胚培養(yǎng)可以克服有性雜交中的胚乳敗育、早期胚敗育和珠心胚干擾等獲得雜種苗，此項技術已進入實用階段，西洋參、紅花、枳殼、長春花、銀杏等植物的胚培養(yǎng)已獲成功。張新寧等通過對寧夏枸杞四倍體與二倍體交雜種子中幼胚和胚乳的發(fā)育形成的研究中發(fā)現(xiàn)，利用雜交授粉后12d的幼胚進行胚培養(yǎng)，是解決無子枸杞選育中雜交敗育問題的有效途徑。李志良對中國紅豆杉和短葉紅豆杉的離體胚培養(yǎng)特性進行了研究，發(fā)現(xiàn)在適宜的條件下兩種胚萌發(fā)率與成苗情況沒有明顯的差異，離體胚培養(yǎng)是實現(xiàn)大規(guī)模種植的一條快捷途徑。1.2.4藥用植物的品種改良生物技術能在細胞水平上進行誘導和篩選。增大了遺傳變異的資源；重組DNA技術和細胞雜交可增加、除去或修飾植物的某個基因，使有利基因按計劃理想地組合：用花藥培養(yǎng)或未授粉的子房培養(yǎng)，獲得單倍體或純合二倍體，極大地提高了選擇優(yōu)良基因型的效益，并可加速獲得遺傳性狀穩(wěn)定而一致的群體，通過原生質(zhì)體誘導融合，還得到一些生物堿或次生代謝產(chǎn)物含量高的藥用植物，例如曼陀羅屬有一個種間細胞雜種，其生物堿含量可高于親本20％-25％。植物基因工程已成功地將外源基因?qū)胫参矬w中，并獲得轉(zhuǎn)基因植物新品種。利用這一技術可將某些優(yōu)良性狀基因?qū)氡静痪邆溥@些性狀的植物體內(nèi)，可達到改良植物品種的目的，如通過抗病、抗蟲等基因的導入，獲得抗病蟲植株；控制植物次生代謝產(chǎn)物合成酶的合成基因的導入，從而獲得有效成分含量高的植株等。1.2.4.1單倍體和多倍體培養(yǎng)單倍體經(jīng)染色體加倍后成為純系,而且突變性狀易于表現(xiàn)出來,對于雜合性的藥用植物品種選育、改良及遺傳分析有重要意義。樊映漢對寧夏枸杞含單核晚期花粉的花藥培養(yǎng),得到來自花粉的單倍體植株。曹有龍等用枸杞花粉愈傷組織懸浮培養(yǎng)產(chǎn)生胚狀體也獲得了單倍體植株。而以寧夏枸杞未受粉的子房為材料,可獲得四倍體和非整倍體植株,其中誘導出的同源四倍體枸杞表現(xiàn)出花和果實大、種子少的特點,充分顯示出其潛在價值。李健等采用組織培養(yǎng)技術與化學誘變相結合及幼胚培養(yǎng)等手段,選育出枸杞優(yōu)良三倍體株系99-3,與目前生產(chǎn)中最優(yōu)栽培品種寧杞1號相比,總含糖量高3759%,氨基酸含量高9.5%,千粒果重高8.6%,含籽數(shù)降低5870%,是一個理想的枸杞深加工品系。目前利用單倍體和多倍體培養(yǎng)技術培育得到新品種的藥用植物有當參、黃芪、丹參等,其中部分品種已產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟效益。1.2.4.2原生質(zhì)體培養(yǎng)與融合原生質(zhì)體培養(yǎng)和植株再生技術是藥用植物生物工程的基礎,通過原生質(zhì)體培養(yǎng)篩選高產(chǎn)細胞系、細胞雜交、以原生質(zhì)體作為受體系統(tǒng)的基因轉(zhuǎn)化技術都依賴于植物原生質(zhì)體的培養(yǎng)、融合和植株再生技術。自從植物原生質(zhì)體培養(yǎng)技術產(chǎn)生以來,許多經(jīng)濟植物,特別是重要農(nóng)作物的原生質(zhì)體培養(yǎng)工作已廣泛開展并取得了相當大的進展,但原生質(zhì)體培養(yǎng)在藥用植物上的應用相對滯后。從目前的研究進展來看,枸杞、峨?yún)ⅰQ明、防風、光棘豆、人參、龍膽、絞股藍、川芎、前胡等已實現(xiàn)了以原生質(zhì)體培養(yǎng)獲得愈傷組織或再生植株。劉寶等用黃花煙草葉片愈傷組織和寧夏枸杞下胚軸愈傷組織培養(yǎng)分離獲得原生質(zhì)體并進行融合,實現(xiàn)了遠緣遺傳物質(zhì)交流,獲得雜種小苗。這為探索通過原生質(zhì)體融合技術將枸杞中決定藥用成分的基因轉(zhuǎn)移到重要經(jīng)濟作物煙草中奠定了基礎。1.2.5藥用植物離體種質(zhì)保存與傳統(tǒng)的保存植物種質(zhì)資源的方法種子庫相比,采用植物細胞、組織或器官,能最大限度地抑制生理代謝強度,降低劣變發(fā)生頻率,達到長期保存種質(zhì)的目的。鐵皮石斛試管苗在4?黑暗條件下可連續(xù)保存12個月,并能恢復正常生長。杜仲的花粉在液氮(-196?)中保存良好,并實現(xiàn)了花粉粒的萌發(fā)。劉賢旺等在研究凹葉厚樸愈傷組織的超低溫保存中發(fā)現(xiàn)適宜的保存材料、恰當?shù)奶幚怼⑤^好的冷凍保護劑以及合適的冷凍程度是超低溫保存凹葉厚樸愈傷組織的關鍵。值得注意的是,李明軍等利用懷山藥的無菌苗進行離體誘導,形成微型塊莖,發(fā)現(xiàn)微型塊莖是懷山藥離體繁殖和種質(zhì)保存的又一途徑,這將有助于種質(zhì)資源的保存和交流。目前離體種質(zhì)保存雖已進行了較長時間的研究,但因其本身的局限性或技術上的不成熟而在實際應用中受到極大限制。相對而言,超低溫保存卻顯示了其廣闊前景,但長期使用凍存材料可使其再生能力衰退、組織培養(yǎng)后代遺傳穩(wěn)定性等仍未解決的問題還有待于進一步研究。目前用生物技術進行藥用植物種質(zhì)保存有兩種方法：一種是以抑制細胞生長來保存種質(zhì)，另一種是超低溫的種質(zhì)保存。用抑制細胞生長的方式來保存，其主要手段是控制培養(yǎng)物的培養(yǎng)基成分及培養(yǎng)溫度。在培養(yǎng)基中加入脫落酸等生長減速劑或提高細胞激動素、赤霉素的濃度，減緩培養(yǎng)物的生長速度，使繼代周期延長，繼代次數(shù)減少，以保存種質(zhì)。降低培養(yǎng)溫度，使培養(yǎng)物的分化代謝活動減弱，加長繼代周期，也是種質(zhì)保存的可行辦法。藥用植物種質(zhì)的超低溫保存研究，在我國近10年才開始，目前已有鐵皮石斛、新疆紫草、浙貝母超低溫保存研究的報道。鐵皮石斛試管苗在4℃黑暗條件下可連續(xù)保存12個月，并能恢復正常生長。而李明軍等利用懷山藥的無菌苗進行離體誘導，形成微型塊莖，發(fā)現(xiàn)微型塊莖是懷山藥離體繁殖和種質(zhì)保存的又一途徑，這將有助于種質(zhì)資源的保存和交流。目前離體種質(zhì)保存雖已進行了較長時間的研究，但因其本身的局限性和技術上的不成熟而在實際應用中受到了極大限制，而超低溫保存卻顯示了其廣闊前景。但長期使用凍存材料可使其再生能力衰退、組織培養(yǎng)后代遺傳穩(wěn)定性等仍未解決的問題還有待于進一步研究。2藥用植物基因工程研究進展目前植物轉(zhuǎn)基因的方法主要有農(nóng)桿菌介導的基因轉(zhuǎn)移、種質(zhì)系統(tǒng)的基因轉(zhuǎn)移和外源基因直接導人法等。國內(nèi)學者主要采用農(nóng)桿菌介導的基因轉(zhuǎn)移法。人工改造過的農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒或Ri質(zhì)粒是一種很好的植物基因工程載體，同時Ti質(zhì)?；騌i質(zhì)粒還可以配合使用。建立二元載體系統(tǒng)。有利于質(zhì)粒在植物基因工程中的應用。張蔭麟等用發(fā)根農(nóng)桿菌和根癌農(nóng)桿菌感染丹參無菌苗，分別誘導出毛狀根和冠癭瘤，使其在無激素培養(yǎng)基及光照條件下分化出丹參再生植株，以發(fā)根農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化的再生植株具典型毛狀根再生植物的特征，根癌農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化的再生植株株形高大，根系發(fā)達，丹參酮含量高于原植物。常振戰(zhàn)等以發(fā)根農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化天山大黃。2.1轉(zhuǎn)基因藥用植物研究目前植物轉(zhuǎn)基因的方法主要有農(nóng)桿菌介導的基因轉(zhuǎn)移、種質(zhì)系統(tǒng)的基因轉(zhuǎn)移和外源基因直接導入法等。國內(nèi)學者主要采用農(nóng)桿菌介導的基因轉(zhuǎn)移法。人工改造過的農(nóng)桿菌Ti質(zhì)?；騌i質(zhì)粒是一種很好的植物基因工程載體,同時Ti質(zhì)粒或Ri質(zhì)粒還可以配合使用,建立二元載體系統(tǒng),有利于質(zhì)粒在植物基因工程中的應用。王慧中等已成功地將外源卡那霉素抗性基因通過根癌農(nóng)桿菌介導的基因轉(zhuǎn)移技術導入了寧夏枸杞的幼莖外植體,所獲得的再生植株經(jīng)胭脂堿檢測、NPN-Ⅱ活性測定及Southern分子雜交,證明外源基因NPN-Ⅱ及胭脂堿合成酶基因,已整合到枸杞細胞的核基因組上,并能在植株水平上表達出相應的性狀。雷和田等用根癌農(nóng)桿菌感染栝樓無菌苗后,形成栝樓冠癭組織,將其作為培養(yǎng)系統(tǒng)生產(chǎn)無花粉蛋白有很好的開發(fā)前景。此外,我國學者應用農(nóng)桿菌感染枳殼、丹參、桔梗、甘草等藥用植物的研究也取得了一定的進展,其中已得到部分植物的合理轉(zhuǎn)化體系。目前我國將轉(zhuǎn)基因技術應用于藥用植物主要在改進植物品質(zhì)及適應性、抗蟲和抗病毒、抗除草劑、生產(chǎn)藥用有效成分等幾個方面開展工作,其中某些領域已取得明顯進展。目前,轉(zhuǎn)基因藥用植物器官和組織的研究文獻報道較多,已有青蒿、黃芪、丹參、紅豆杉、決明、大黃、栝樓等10多種藥用植物轉(zhuǎn)化的器官———發(fā)狀根誘導成功,并建立起了它們的培養(yǎng)系統(tǒng)。對青蒿、黃芪、丹參的發(fā)狀根培養(yǎng)研究已經(jīng)相當深入,進入了大規(guī)模培養(yǎng)的水平,不僅進行了有效成分的研究,而且部分還進行了藥理作用試驗。對青蒿的研究還克隆出了有效成分生物合成途徑中的關鍵酶基因。2.2DNA分子標記技術在藥用植物研究上的應用分子標記技術作為現(xiàn)代分子生物學的重要組成部分,從廣義上講也屬生物技術范疇。DNA藥分子標記技術在藥用植物研究上的應用主要有以下三方面內(nèi)容。2.2.1藥用植物生物多樣性保護與可持續(xù)利用研究我國是世界上藥用植物資源最豐富的國家之一,隨著生態(tài)環(huán)境的破壞,珍稀瀕危植物不斷增加,加之藥用植物需求量的增大,資源問題將更加突出。因而,對藥用植的多樣性的保護受到國內(nèi)外普遍關注。保護藥用植物生物多樣性,應圍繞挽救、研究及合理利用三個環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)藥用植物資源研究與保護方法基礎上,運用分子標記技術結合計算機手段,從本質(zhì)上揭示物種遺傳變異及其演化規(guī)律,建立重要藥用植物基因庫,研究在自然或人工控制下個體更新速度及規(guī)律。從而制定相應的管理措施,實現(xiàn)藥用植物資源研究與袋子保護的科學化、現(xiàn)代化、促進資源的可持續(xù)利用。2.2.2中藥材的鑒定及道地性研究中草藥的基原鑒定是中草藥研究工作的基礎和關鍵,但目前在品種研究中主要還是應用形態(tài)、細胞組織、化學成分等特征,這些特征在受遺傳因素影響的同時,還受外界因素和生物體發(fā)育階段及器官組織差異的影響。中藥材多為干品,許多活性成分(酶、蛋白質(zhì)等)失活或損失,給傳統(tǒng)鑒定方法帶來困難。由于PCR技術能將原來痕量的DNA擴增到足以進行分析與檢測的數(shù)量,而且具產(chǎn)物專一性強,不需特殊純化等優(yōu)點,使DNA分子標記方法特別適于目前生藥學方法難以鑒定的一些多來源中藥材,貴重藥材及其偽品等。如RAPD技術已成功用于人參、西洋參、山麥冬、地膽草等的鑒定。通過道地藥材與非道地藥材的比較究,明確同種藥材優(yōu)質(zhì)品種及其最佳生長條件。眾多實驗已闡明,同種藥材不同產(chǎn)地,質(zhì)量可能差異很大。其本質(zhì)是其物質(zhì)基礎——化學成分的種類或含量的差異?；瘜W成分的差異可能是由遺傳因子產(chǎn)生的,也可能是地理-生態(tài)因子(生境)形成的,還可能由其它因素如傳媒等產(chǎn)生,各種因素對道地藥材形成的作用是不一致的。因而應用分子標記技術對常用的、著名的藥材與非道地藥材進行系統(tǒng)比較研究,明確同一藥材的優(yōu)質(zhì)物種及其最佳生長條件,可為中藥材的栽培提供科學依據(jù)。2.2.3藥用植物親緣關系和分類學研究目前藥用植物親緣關系研究中,主要應用形態(tài)、細胞組織、化學成分等特征。這些特征在受遺傳因素影響的同時,還受環(huán)境因素的影響,具有一定的局限性。同時,隨著藥用植物資源及分類鑒定研究的不斷深入,新種不斷發(fā)現(xiàn),應用經(jīng)典的形態(tài)分類方法,常有異義,分類地位經(jīng)常變動,給正本清源及一系列的研究帶來困難。DNA分子作為遺傳信息的直接載體,不受外界因素和生物體發(fā)育階段和器官組織差異的影響,每一個體的任一體細胞均含有相同的遺傳信息,通過選擇合適的DNA分子標記方法,可準確鑒定物種及品種間的遺傳差異,從而揭示物種的親緣關系,為物種鑒定及這研究提供依據(jù)。2.3離子束在藥用植物研究的作用離子束生物技術育種是一項新型的育種技術，其主要原理是在真空條件下，通過離子注入機高壓電離氣體或金屬物質(zhì)，產(chǎn)生等離體，注入植物材料，通過注入離子的能量傳遞、電荷傳遞、質(zhì)量沉積等多種效應，引起植物體內(nèi)某些物質(zhì)或染色體等發(fā)生變化，再通過人工選育的方法得到新品種。20世紀80年代中期,中國科學院等離子體研究所余增亮研究員等率先將離子注入技術用于農(nóng)作物品種改良,于1986年首次發(fā)現(xiàn)離子注入水稻生物學效應,并在幾個水稻品種離子注入誘變上,獲得損傷低、突變率高、突變譜廣的統(tǒng)計結果。1988年,余增亮研究員首次提出注入離子與生物體相互作用原初過程的三因子效應,即能量沉積效應、質(zhì)量沉積效應和電荷交換效應,為離子束生物技術的機制,尤其是原初物理過程的研究奠定了基礎。1996年7月,余增亮研究員的專著《離子束生物技術引論》問世,標志低能離子生物學作為一門新型交叉學科正式建立起來了。目前，已有少數(shù)單位正在用離子束生物技術對藥用植物育種工作展開研究，并已取得了明顯的成效。如安徽農(nóng)業(yè)大學的彭鎮(zhèn)華等以低能N+離子的不同劑量注入銀杏胚部，引起酯酶同工酶和過氧化物同工酶在數(shù)量、種類和活性上的變化;酶譜的變化與注入劑量有關，但不顯著;生理變異可通過無性繁殖遺傳;突變致死劑量效應呈非指數(shù)變化。胡蕙露等人以30keV的N+對剝?nèi)ヅ卟恐蟹N皮的銀杏種子進行處理，試驗結果表明，N+的注入引起了銀杏種子M1代染色體的畸變，其頻率和類型隨著劑量的增加而增加。新疆大學離子束生物工程實驗室對低能離子注入麻黃種子生物效應進行了初步研究，結果表明:離子注入對麻黃種子的生長起良好的生物效應。內(nèi)蒙古大學內(nèi)蒙古自治區(qū)離子束生物工程重點實驗室正開展以藥用植物為對象，用離子束生物技術進行品種改良的系列研究。采用低能離子注入麻黃種子后，再使用矽力康復合肥進行理化復合處理，可使麻黃種子的盆栽出土率由14.7%提高到86.7%。潘燕等以N+注入甘草幼苗后，其SOD和CAT酶活性都高于對照，有助于提高甘草幼苗的抗旱性能，SOD同工酶結果也證明，離子注入對干旱脅迫下同工酶譜帶有所影響。李曉瑾等人的研究則表明，離子注入對不同生命活力的甘草種子產(chǎn)生的生物效應不同。余增亮等在研究低能離子束與細胞表面相互作用的過程中，發(fā)現(xiàn)離子束對細胞壁的刻蝕作用，提出了離子束介導轉(zhuǎn)基因的構想。目前，離子束介導轉(zhuǎn)基因已發(fā)展成為一種新型的轉(zhuǎn)基因手段，在介導目的基因和基因組尤其是外源DNA大分子的轉(zhuǎn)移上取得了極大的成功。利用低能離子束的介導作用，將有助于藥用植物目的基因的遺傳轉(zhuǎn)化，提高藥用成分的含量或改良藥用植物的品質(zhì)。內(nèi)蒙古大學離子束生物工程自治區(qū)重點實驗室目前正針對藥用植物黃芪開展這幾方面的研究工作。另外，離子束生物技術在藥用植物多倍體育種中也有廣泛的應用前景。藥用植物多倍體一個最顯著的特征是器官的巨型性，具體表現(xiàn)為生物產(chǎn)量提高、抗逆性增強和藥用活性成分提高3個方面。利用低能離子束注入與秋水仙素聯(lián)用的途徑誘導藥用植物多倍體，從而提高藥用植物多倍體的誘導率，可以在其多倍體后代群體中可以篩選出藥用成分更高，產(chǎn)量更大，抗性更強的多倍體，還可以將后代多倍體的目的基因進行遺傳轉(zhuǎn)化，進而提高藥用植物的品質(zhì)。3藥用植物次生代謝產(chǎn)物的研究3.1利用植物組織、細胞培養(yǎng)生產(chǎn)次生代謝產(chǎn)物通過篩選高產(chǎn)細胞系、改進培養(yǎng)條件和技術以及設計適合植物細胞培養(yǎng)的發(fā)酵罐,人們已對包括紫草、長春花、毛地黃、黃連等在內(nèi)的多種藥用植物細胞進行大規(guī)模生產(chǎn)實驗,有的已成商品投入市場。為了加速植物細胞培養(yǎng)技術商業(yè)化生產(chǎn)進程,各國科學家們一方面不斷改進培養(yǎng)技術,如控制培養(yǎng)的氣相環(huán)境,加入刺激劑,加入大孔樹脂吸附劑等;一方面發(fā)展新的培養(yǎng)方法,如高密度培養(yǎng)、連續(xù)培養(yǎng)和固定化培養(yǎng)等,以期得到一種適合于植物細胞工業(yè)生產(chǎn)的培養(yǎng)方法。隨著研究的不斷發(fā)展,植物細胞大規(guī)模培養(yǎng)成為一種成熟的工業(yè)化生產(chǎn)方式已經(jīng)為期不遠了。同時,代謝產(chǎn)物生物合成的基礎研究越來越受到重視,特別是有關酶的確定和分離,不僅為控制代謝途徑提供了科學依據(jù),而且為利用基因工程手段操縱代謝途徑打下了重要基礎。目前用于以次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn)為目的的組織培養(yǎng)和細胞培養(yǎng)的藥用植物已有許多種。從細胞培養(yǎng)物中分離得到的有用物質(zhì)有:酶類(α-淀粉酶、淀粉酶、蛋白水解酶、過氧化氫酶、酸性磷酸化酶、β-糖苷酶、IAA氧化酶、細胞色素氧化酶等);生物堿(茛菪生物堿、利血平、吲哚生物堿、麥角堿等);甾體(地奧甙元、山萆皂甙元、育努皂甙元等);萜類(角鯊烯、羊毛甾醇、環(huán)阿屯醇、人參三醇、人參二醇、油烷酸、人參甙等);色素等。1964年,羅士韋等首先成功地進行了人參的組織培養(yǎng),隨后我國和其他國家的一些學者將人參的組織培養(yǎng)過渡到工業(yè)化生產(chǎn)。目前我國學者已經(jīng)建立了長春花、人參、丹參、三七、三尖杉、忍冬、紅花、黃連、西洋參等幾十種藥用植物的液體培養(yǎng)系統(tǒng),并實現(xiàn)了人參的10L體積的大規(guī)模培養(yǎng)。3.2發(fā)狀根培養(yǎng)生產(chǎn)次生代謝產(chǎn)物由發(fā)根農(nóng)桿菌及其Ri質(zhì)粒轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的發(fā)狀根比較容易再生出新植株,而且很多植物的發(fā)狀根在離體培養(yǎng)條件下都表現(xiàn)出原植株次生代謝產(chǎn)物的合成能力,因此,發(fā)狀根培養(yǎng)又被稱為轉(zhuǎn)基因器官培養(yǎng),是一條利用生物技術生產(chǎn)次生代謝產(chǎn)物的新的有效途徑,很適用于有價值的次生代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)。目前國內(nèi)學者將發(fā)根培養(yǎng)技術應用于藥用植物方面的研究,先后成功地對絞股藍、甘草、丹參等24種藥用植物進行發(fā)狀根誘導,應用到的菌株有R1600、ATCC15834、LBA9402、TR105、R1000和Rri2659等,得到的次生代謝產(chǎn)物有生物堿類(莨菪生物堿、吲哚類生物堿、喹啉類生物堿等)、苷類(人參皂苷、甜菜苷等)、黃酮類、醌類(紫草寧等)以及蛋白質(zhì)(天花粉蛋白等)。毛狀根生長迅速,遺傳性穩(wěn)定和生化特性不易改變的特點,越來越受到人們的重視。這一培養(yǎng)系統(tǒng)對傳統(tǒng)藥材來講更為重要。因為約三分之一的傳統(tǒng)藥材是植物的根部。目前已在長春花、煙草、紫草、人參、曼陀羅、顛茄、丹參、黃花、甘草和青蒿等四十多種植物中建立了毛狀根培養(yǎng)系統(tǒng)。大規(guī)模培養(yǎng)使用的發(fā)酵罐有多種類型,其中以氣升式效果為佳。在提高毛狀根中次生物質(zhì)數(shù)量的研究中,發(fā)展了培養(yǎng)基連續(xù)流動、雙液相發(fā)酵等新的培養(yǎng)技術;利用大孔樹脂做為吸附劑的培養(yǎng)方法也有報道。4小結生物技術在中藥現(xiàn)代化中有廣闊的應用前景,其中細胞培養(yǎng)工程技術已在中藥材的保存與育種、有效成分的發(fā)酵、分子標記在藥材的質(zhì)量甄別中得到應用。在中藥作用機制的研究上,已經(jīng)采用生物化學、生理學和分子生物學技術、檢測了中藥作用的個別基因或蛋白質(zhì)的變化。中藥應該與生物技術密切結合,使生物技術成為中藥研發(fā)的必備工具,可以預見,隨著生物技術在中藥現(xiàn)代化中廣泛應用和深入研究,可望為現(xiàn)代中藥研究提供良好的手段和方法。然而目前國際上藥用植物的研究主要集中在藥用次生代謝產(chǎn)物的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)、利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)藥物、中藥材的分子生物學鑒定等領域。如國外已有幾十種藥用蛋白質(zhì)或多肽在植物中得到成功表達,其中包括人的細胞因子、表皮生長因子、促紅細胞生成素、干擾素、生長激素、單克隆抗體和可作為疫苗的抗原蛋白等,其中有些藥物已實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。雖然我國藥用植物的研究已取得了相當大的進步,但與國外先進水平相比還有一定的差距,還有待更深入的研究?！緟⒖嘉墨I】[1]吳麗君,李志輝,楊雅琪,.離子束生物技術在藥用植物育種中的應用[J].種子,2010,(7).[2]華智銳,李小玲,張偉,.生物技術在藥用植物中的應用及研究進展[J].湖北農(nóng)業(yè)科學,2010,(4).[3]莊云,孫長寶,.生物技術在藥用植物開發(fā)與保護中的應用[J].吉林農(nóng)業(yè)科技學院學報,2010,(1).[4]馬飛,[1]馮偉森,張莉,王從曉,張學品,吳少輝,溫紅霞,高海濤,.離子束生物技術在藥用植物遺傳改良中的應用前景[J].中國農(nóng)學通報,2010,(4).[5]劉月梅,白小安,.生物技術在藥用植物育種和種質(zhì)資源保存中的應用[J].寧夏農(nóng)林科技,2008,(1).[6]羅輝,周三牛,.生物技術在我國藥用植物中的應用及其研究進展[J].井岡山學院學報(自然科學版),2007,(4).[7]孫科,楊培,閆微,.藥用植物在生物技術領域中的研究及應用[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2007,(19).[8]蒙愛東,.生物技術在藥用植物中的應用[J].廣西醫(yī)學,2006,(6).[9]徐淑紅,李芳英,李新玲,王全偉,徐香玲,.發(fā)根農(nóng)桿菌的Ri質(zhì)粒在藥用植物生物技術研究中的應用[J].哈爾濱師范大學自然科學學報,2005,(5).[10]于榮敏,邱立鵬,趙昱,孫平華,葉文才,姚新生.HYPERLINK"/kns50/detail.aspx?dbname=CJFD2005&fi