藥用植物生物工程技術研究進展

摘 要：中草藥在醫藥界有非常重要的地位，對人類的健康發揮著重要的作用，中草藥的培植非常重要，在現如今的野生草藥資源中，由于人類不加節制的開采，對中草藥的多樣性造成了破壞。為了保證中草藥的供應不間斷，我們采用了大規模規范化的種植，不僅可以有效的保證中草藥的供應，并且還保證了加工過程中的質量。文章對藥用植物的栽培技術、品種的選育以及控制過程進行了分析，并對其未來發展趨勢做出了闡述。

關鍵詞：生物工程；藥用植物；商業化種植

由于中草藥的供應和人們的需求之間出現了矛盾，所以對于中草藥的多樣性以及生存環境日益成為人們關心的焦點。雖然我們國家出臺了關于對中草藥的保護政策，在一定程度上可以起到監管保護的作用，但是并不能徹底的解決問題。通過近些年的實踐證明，實行大規模規范化的人工種植可以有效的解決藥用植物的供應，并且對于中草藥的加工制造過程還可以有效的控制。通過人工種植中草藥，可以有效的控制質量，對于藥材的污染度以及基因的狀況可以有效的控制。并且人工種植還可以根據市場的實際需求來對種植的數量進行調整，有效的保證質量。由于人工種植的中草藥在市場中已經能夠滿足需求，所以就減少了對野生中草藥的破壞，但是對于那些不太引人注意的品種，要對其進行市場預測，降低投資的風險。

1 藥用植物栽培技術

對于藥材的種植和一般的植物栽培不同，在培育技術和環境方面有更高的要求，所以這就需要投入更多的技術，提高技術含量。對于藥用植物的培育難點在于種子的發芽率低以及對生長環境的要求高，在發芽率方面主要是受到了機械設備的損壞或者是由真菌對其造成的感染，解決這個問題可以通過適合的保藏條件來解決，并且對培育的土壤環境進行改良，可以有效的提高種子的發芽率。對于有些培育難度系數高的種子，可以通過人工授粉和液體培養的方式來解決，這種方法可以有效的提高種子的成活率以及發芽率，提高藥用植物的質量。

2 優良品種的選育

在對藥用植物的品種選育中，傳統的育種技術發揮了重要的作用。在新型技術中，發明了一種通過對種子表面的斑點進行激光照射來達到預期目標的方法，通過激光的照射，可以清晰的了解到種子的活性成分，并且可以對其中的活性與毒性成分進行區分，從而對其進行篩選，嚴格控制種子的質量，從而使其向著預期的目標發展，有效的降低了生產成本，并且提高了生產工藝。

遺傳標記育種技術是在傳統的育種技術中發展起來的，其在傳統的育種技術中發揮著重要的作用，對于現代品種的選育也有重要的作用，在種子發育的早期，通過對基因的鑒別，可以發現和性狀相似的基因，從而選出和預期一致的基因型加速育種的過程，優化質量。

至今，利用分子標記對藥用植物進行改良的報道仍相對較少，成功的例子如：AFLP和微衛星標記在大麻遺傳育種和法醫鑒定中的應用；利用ISSR分子標記技術研究藥用植物野生或栽培種群的遺傳多樣性；Mandolino對大麻酯生物合成途徑中兩個關鍵酶的基因序列進行了測定； Delabays等利用青蒿素的遺傳特性，開發出了其特異的分子標簽用于標記輔助育種。有理由相信，隨著比較基因組學研究的進一步深入，還將對藥用植物的研究和開發產生更加普遍的影響。

3 農藝性狀的改造

通過改造DNA序列來調控植物的基因表達在當前已有一定的研究基礎，抗除草劑、抗蟲、抗病等轉基因品種的開發仍然是當前藥用植物生物工程研究中的重要領域之一。有報道，Choi等通過轉化膦絲菌素乙酰轉移酶基因，獲得了抗除草劑雙丙氨膦和固殺草的轉基因顛茄。Punja等利用原生質體融合技術還得到了抗殺蟲劑的龍葵和抗真菌病害的西洋參。

此外，生物工程技術在調控植物的生長發育方面也有廣闊的利用價值。Lee將根瘤膿桿菌的rol基因轉入到蒲公英中，明顯提高了其微繁的毛狀根培養物的發育速度；Kang等在蒿屬Artemisia植物中表達細菌ipt基因，不僅促進了其內源的植物細胞分裂素等一系列激素的生成，還提高了葉綠素和青蒿素的產量。

4 活性成分含量的控制

對一般的農作物進行基因調控的首要目標是改造與疾病抗性和生長發育有關的農藝學特征，而對于藥用植物來說，通過改造其生物合成途徑而提高活性成分的含量則處于最重要的地位。Stevenson等用根瘤膿桿菌基因轉化薄荷的毛狀根培養物，不僅提高了其毛狀根中必需油成分的含量，還增強了其抵抗真菌感染的能力。

為了提高藥效、降低有毒物質的含量和提高收獲物中化學成分的穩定性，有必要對藥用植物的生長條件進行嚴格地控制。植物中次生代謝物的累積與溫度、光照（如抗氧化劑）、協迫（如脯氨酸）、感染（如類黃堿素Flavanoids）和食草（如生物堿）等外界因素的影響有密切的關系。例如，在高加索生長的顛茄中生物堿的含量為1.3%，瑞典生長的只有0.3%；陰生的胡椒薄荷Mentha piperata中必需油的總量及其薄荷醇的含量均比光照條件下生長的要低；與較高溫度條件下生長的罌粟相比，較低溫度下生長的罌粟中含有更多的嗎啡，而生物堿的含量卻低些。另外，次生代謝物的累積還與土壤中的微生物群落和營養成分有關。

提高活性成分的含量是藥用植物遺傳控制的首要目標，但是目前人們對活性化合物生物合成途徑的了解還很少，只有為數不多的合成酶的基因被分離出來，這對應用途徑工程技術進行藥用植物育種提出了嚴峻的挑戰。Zhang等通過過量表達東莨菪堿（Scopolamine）生物合成途徑中催化兩個限速反應的合成酶的基因，使得天仙子Hyoscyamus niger毛狀根培養物中該化合物的產量提高了將近9倍；Robbins等將天仙子中編碼莨菪堿羧化酶的基因轉化到顛茄中，也使得東莨菪堿（前體物為莨菪堿）的產量明顯提高；Chitty在篙屬植物中通過過量表達法尼基（Farnesyl）二磷酸合成酶的基因而將青蒿素的產量提高為原來的3倍。在針對催化某一特定限速反應的酶的研究中，利用轉錄因子能夠開啟和關閉整個次級代謝途徑的性質對其進行遺傳改造，已經成為了一種新的研究藥用植物途徑工程的思路。

5 問題與展望

藥用植物的種植對于中草藥的供應提供了基本保障，有些人認為中藥對人體的健康比較安全，因為是純天然的綠色植物，對人體的危害小，但是也有一部分人認為通過人工培育出來的中草藥是對農作物進行的改造，是轉基因行為，存在一定的生態風險，所以不予肯定。但是在現實中由于野生的中草藥在多樣性以及保護措施方面不利，無法滿足市場的需求，所以說大規模規范化的人工種植必將成為未來的發展趨勢。在對中草藥的種植培育方面，還應該加強技術上的投入，盡量的不破壞中草藥原有的藥性，保證藥物的性能，最大程度的滿足市場的需求。

參考文獻

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