分子生物学在药用植物学方面的应用

摘要:药用植物因为过度开发、没有统一的质量标准而面临资源枯竭，迫使学习分子生物学

来提高药用植物的产量和质量，来满足社会的需求。分子生物学在药用植物资源的研究前

景广阔，因此对分子生物学在药用植物的不同应用和研究开发进行综述，从而为以后的药

用植物学和分子生物学研究的结合提供科学的参考和借鉴。

关键词：分子标记；药用植物；基因

Absrtact: because of over-exploitation and lack of uniform quality standards, medicinal plants are faced with resource depletion, which forces them to learn molecular biology to improve the production and quality of medicinal plants to meet the needs of the society. Molecular biology has a broad prospect in the research of medicinal plant resources. Therefore, the different applications of molecular biology in medicinal plants are reviewed, which provides a scientific reference for the future medicinal botany.

Keywords: molecular markers; medicinal plants; genes

前言

分子生物学的出处来自DNA 双螺旋结构的发现，带动了生物科学的发展。医药和分子生

物学分别是两种派系，但是它们之间的研究基础根本是一致的。因此，分子生物学推动了

中医的结合，起到了促进药用植物的发展的重要意义。药用植物在我国历史悠久，植物药

用经过华夏数千年发展已经成为了我国人民治病的重要方法手段，并且成为了博大精深的

中医重要构成，同时也是现代开拓新药治疗各种疾病的基础。中草药及其天然产物的发现、研究、提取和利用越来越受到医学科研者的关注重视。分子生物学结合药用植物学有助于

开发新的药用植物以及提取新的成分，带动植物药用医药学进入新的发展阶段。

第一章分子生物学和药用植物学概念

1.1分子生物学概念及相关理论

"molecular biology”译为分子生物学，分子生物学通过研究分子结构和功能进而找出生命现象本质原理和规律的生物科学。分子生物学是研究蛋白质-核酸、蛋白质-蛋白质以及蛋白

质-脂质三个方向原理和相互关系的生物学的前沿学科。

自然界生物大分子是由蛋白质和核酸组成的，由蛋白质和核酸组成的大分子构成了分子生

物学的基础部分。蛋白质和核酸的多个科学理论和作用方式促使了生物分子学的产生和发

展壮大。

1.2药用植物学概念及相关理论

在狭义上，药用植物学历史悠久，是一门可以植物治病的学科。在广义上药用植物学还涉

及药用植物的鉴别归类，药理学部分以及中药的提取加工等内容。

植物解剖学和系统分类学构成了药用植物学整体。植物解剖学主要论述了植物构成，细胞

内涵物质和植物种子器官等的植物科学重要内容。植物系统分类学主要是论述植物的进化，植物群落演变，以及植物系统分类和概念定义等植物科学重要内容。

第二章生物分子技术在药用植物研究中的应用

2.1 组织培养技术

很多自然界植物一旦人工种植经过几代就会出现品质和性状不稳定的问题，这时候生物技

术的出现应用就使得药材的繁殖利用有了新的前景方向。

现代最快速优质的植物繁殖技术便是组织培养技术，该技术能够用药用植物单个细胞或者

细胞团培养出完整的药用植株，解决药用植株繁殖中品质性状不稳定问题。过植物组织培

养繁育的药用植物能够解决药用植物繁殖问题，同时使得很多难以传统繁繁殖的药用植物

的殖成本降低，同时缩短药用植物生产周期，提高药用植物培育效率。

2.2药用植物基因工程

植物生物技术中的一个要点就是药用植物的基因工程过程，也称为药用植物的转基因手段

技术，该技术利用农杆菌侵染植株进行目的基因转移过程，确保外源抗性或者功能等基因

的直接导入药用植物。

国内外流行的是采用农杆菌介导的基因转移方法将基因转入药用植物中。采用人为修饰组

合的农杆菌Ti质粒作为药用植物基因的工程载体和中介，和目的基因组合使用，构成一元

载体体系，再由农杆菌侵染药用植物进而转移基因到药用植物中。

2.3基因工程和 DNA 分子标记技术

"Gene”音译为“基因”指的是携带有遗传信息的核苷酸(DNA)序列，也是生物控制性状的遗传

基本单位。人类基因组含有的两万至两万五千多个基因中的每个基因都与生物的皮肤颜色、身材大小，眼球颜色，运动与繁衍等过程相关，并且能够遗传。现如今的中华药用植物的

转基因的要领包括外源基因结合农杆菌，以农杆菌为中介的基因转导，以及中华药用植物

外源基因的导入等等过程。很多药用植物例如植物提取的药用重组干扰素都是通过类似过

程产生应用的。

此外，植物体内的细菌也可以被添加到植物基因组中，这促进了转基因植物技术的发展。

基因工程的发展,造福整个世界。

第三章相关具体生物分子技术在药用植物中的应用

3.1在药用植物亲缘关系研究中的应用

DNA分子标记技术在药用植物中应用是药用分子生物技术的重要技术手段。DNA分子标

记技术是利用遗传多态性来确定生物内在核苷酸排列方式及核苷酸表现的外在性状及核苷

酸外在表现规律的技术方法。包括药用植物采用AFLP(限制性内切酶酶片段长度多态性分析)、SSR (简单序列重复) 、RAPD(随机扩增多态性DNA)以及药用植物采用的DNA序列标

记等分子生物技术。

随着药用植物中药资源发现及分类的不断推进探索，新的药用植物种类不断被发现，使得

难题挑战增多。经过上述各种分子技术应用到药用植物的DNA程度分析研究，我们可以判定植物亲缘关系，并且采用计算机和生物信息技术建立药用植物数据库，并进行分析绘制

药用植物系统发育图，进而提高药用植物分类水平，使之科学化专业化。

3.1.1 RAPD 分子标记技术

通过美国科学家Williams和加利福尼亚生物研究所Weish一起研究得出来的分子标记方法，即RAPD法，通过在PCR的基础上的一种快速、简便、多样性检出率高、自动剖析的一种DNA分子标记技术，DNA样品库储存少；可以直接根据基因组来进行检测；减去了Southern杂交这部分过程；操作环境有保障，没有对身体有害的物质，与此同时RAPD也

存在不足，它的重复性比较低，因此它的Tm值很小，经常受到外部条件中因素的影响，

不能完整地RAPD的遗传信息。

根据邵天玉这些人通过对长白山多个地区的大约10个柴胡样品检验亲属关系分析研究得

出结果，结果表现为同一地方的北柴胡亲缘关系较为密切，通过分析以后得出北柴胡与狭

叶柴胡的亲缘关系表现出较大差异性。以提高天麻的选择性培育为目的，根据王晓丽等人

使用了用RAPD方法和AFLP方法检验了六类不同的天麻样品来利用分子检测，数据表明，最终会出现聚类现象。最终研究得到了AFLP能够区别不同天麻品种之间的差异效果同比RAPD法要好得多，所以确认天麻的亲缘关系，可以说是选育的好材料；Mizukami等[4]对

5种苍术属基因进行分析，从而发现在它的序列极为保守，并分析出了它们苍术属之间的