生物工程專業課程教師帶隊藥用植物學實習改革初探

摘要：通過探討藥用植物學實習和植物分類學、生物物質分離、細胞工程、發酵工程和基因工程之間的關系，簡要分析了由專業課教師組成的帶隊小組在生物工程專業學生藥用植物學實習過程的專業引領作用。

關鍵詞：生物工程專業；藥用植物學實習；帶隊教師

河南省地處中原，位于暖溫帶與北亞熱帶之間、植物種類繁多，經濟植物豐富[1]。據全國中藥資源普查統計，河南省共有藥用資源2302種，其中藥用植物1963種，藥用動物270種，藥用礦物69種[2]。藥用植物學作為生物工程專業的專業基礎課，其野外實習歷來受到生命科學技術系領導的重視。實習過程中除實習指導教師外，還組織生物工程專業相關專業課任課教師組成帶隊小組，在實習過程中負責向學生講授本門課程和專業的關聯，具體情況下面詳細介紹。

一、實習過程

我系生物工程專業藥用植物學理論課程由藥學院的教師講授，故實習的時間和地點由生命科學技術系和藥學院領導共同商定。時間一般選在學生放假后第一周，地點一般選擇八里溝景區。每次實習前都會派遣教師到預定地點進行實習考查及安排實習的交通、食宿等事宜；專業課程教師根據考察的反饋意見和實習的時間安排，查閱相關資料，預設4~5個較小范圍的題目。

在每次實習前一天指定1名教師講授實習過程中的注意事項，及相關的分組安排。

學生一般按每10人為一組安排，每小組安排1名具有一定組織能力的同學擔任實習組長。每個實習小組配備河南植物志、小鐵鍬、剪枝剪、標本夾、吸水紙、標簽、采集袋、常用藥品等物品，并指派專人負責。

實習的過程中，植物的識別分類及標本的采集、制作由藥學院實習指導教師指導完成。

二、帶隊教師在實習過程中發揮的引領作用

在實習過程中，專業課程教師組成的帶隊小組除了負責學生的安全、食宿等事情外，還要在此過程中尋找一切機會，比如休息間隙，根據預設題目，結合自身的專業背景和所講授的課程引導學生分析眼前的實習與本專業的關系。以筆者為例，筆者所講的課程為《生物物質分離工程》，在日常工作中開展了藥用植物生物活性成分的分離和結構鑒定，在此基礎上，就可以圍繞藥用植物學進行相關學科的闡述。

（一）與植物分類學的關系

中醫中藥是我國的歷史瑰寶，隨著社會的發展，科技的進步，其越來越受到國人的重視，國家開展了中醫中藥的現代化研究工作，而這一項工作的基礎就是中藥，其中藥用植物占據了絕大部分。藥用植物的多源性、同名異物和同物異名使科研人員必須具備分類學的相關知識。

分類學研究除經典的形態學分類法，DNA分子標記技術也得到了大量的應用，1998年由被子植物種系發生學組（Angiosperm Phylogeny Group，APG）提出的被子植物APG分類法，是一種全新的被子植物分類法，其最新更新于2009年[3]，和傳統的依照形態分類不同，其分類的依據主要是植物的三個基因組DNA序列，包括兩個葉綠體和一個核糖體的基因編碼，以親緣分支的方法分類。

（二）與生物物質分離的關系

藥用植物治療、預防疾病的基礎是其所含生物活性成分，這其中不僅含有我們所熟知的蛋白、脂類等成分，還包括其生理生化過程的次生代謝產物，如黃酮、生物堿、萜類等。我們要對藥用植物生物活性成分開展抗菌、抗癌等方面研究工作，其首要工作就是各類成分的獲取，而這項工作所使用的各種方法手段在生物物質分離這門課程中都可以得到系統的學習，這里包括某種藥用植物采摘以后如何對其進行粉碎，粉碎以后活性成分的萃取、分離（離心、過濾、膜分離、層析等各種方法的綜合運用）、純化（層析、結晶等方法的綜合運用）及干燥[4]。

（三）與細胞工程、發酵工程的關系

在獲得了藥用植物生物活性成分信息后，有一個問題會很快擺到我們的面前，即含有高效生物活性成分的藥用植物的野生資源是否滿足我們的生產生活需求，如果答案是否定的，那么如何解決這個問題呢？細胞工程和發酵工程就會是我們的最佳選擇。首先我們可以運用細胞工程的相關技術開展植物培育工作，很少量的野生植株獲得后，及時進行分割，培養愈傷組織，在此基礎上誘導試管苗，最后對試管苗進行煉化，以使其適應野外環境，為下一步的野外種植打下基礎。我們也可以采用直接從愈傷組織收集生物活性成分，如利用紫草養細胞生產紫草素。其次我們在獲得少量的藥用植物后，可以迅速粉碎原材料，并破除細胞壁，獲得具有生命力的原生質體進行細胞培養，然后從細胞培養液中或培養的胞內分離所需生物活性成分[5]。當然我們也可以使用發酵工程的原理和方法，具體的來說就是在野生植株中分離、純化其內生菌，在此基礎上進行發酵工藝的研究，以獲得大量的生物活性物質[6][7]。

（四）與基因工程的關系

通過基因工程控制某一特定次生代謝物合成的限速酶活性，或在植物中引入新的次生代謝物合成途徑，可提高轉基因植物目標次生代謝物含量。對于涉及多個基因表達的植物次生代謝，同時增強多個基因的協同表達是提高次生代謝物產量所必需的[8]。上述工作的展開，離不開基因工程和分子生物學的相關技術，如目的基因的獲得、序列的測定、目的基因的擴增、目的基因導入植物DNA及表達等。

三、結論

作者所在單位生物工程專業藥用植物學理論課程學習安排在第四學期，在隨后的暑期野外實習過程中，由于受時間的限制，除形態學和分類學的相關知識外，其指導老師對這門課程和其他學科的關系介紹相應的會減少。這時，由專業課程教師組成的帶隊小組就要發揮其長處，每個教師都可以根據自己所學制定幾個小型講座，在實習的間隙隨機同學生展開交流，提高實習目的性，增強學生對本專業的認同，激發學生的專業志趣?？傊ㄟ^野外實習，不僅要鞏固和深化學生在課堂所學的理論知識，使學生初步具備對藥用植物科、屬、種的實際鑒別能力，掌握藥材采集的基本常識，還要使學生認識到藥用植物是其專業原材料最重要的來源之一。

參考文獻：

[1]丁寶章，王遂義.河南植物志[M].鄭州：河南科學技術出版社，1997.

[2]張紅瑞，蘭金旭，高致明，等.河南省常用藥用植物資源的保護與利用研究[J].信陽農業高等?？茖W校學報，2006，16（4）：108-110.

[3]Angiosperm Phylogeny Group. An update of the Angiosperm Phylogeny Group classi？cation for the orders and families of ？owering plants：APG III[J]. Botanical Journal of the Linnean Society，2009，（161）：105-121.

[4]嚴?？?生物物質分離工程（第二版）[M].北京：化學出版社，2010.

[5]孫啟時.藥用植物學[M].北京：中國醫藥科技出版社，2003.

[6]鄭維發.真菌代謝產物的藥物發現——資源、問題和策略[J].菌物學報，2011，30（2）：151-157.

[7]王艷紅，吳曉民，楊信東，等.溫郁金內生真菌E8菌株的鑒定及次生代謝產物的研究[J].中國中藥雜志，2011，36（6）：770-774.

[8]何水林，鄭金貴，王曉峰，等.植物次生代謝：功能、調控及其基因工程[J].應用與環境生物學報，2002，8（5）：558-563.