药用植物生物工程技术研究进展

药用植物生物工程技术研究进展

摘要：中草药在医药界有非常重要的地位，对人类的健康发挥着重要的作用，中草药的培植非常重要，在现如今的野生草药资源中，由于人类不加节制的开采，对中草药的多样性造成了破坏。为了保证中草药的供应不间断，我们采用了大规模规范化的种植，不仅可以有效的保证中草药的供应，并且还保证了加工过程中的质量。文章对药用植物的栽培技术、品种的选育以及控制过程进行了分析，并对其未来发展趋势做出了阐述。

关键词：生物工程；药用植物；商业化种植

由于中草药的供应和人们的需求之间出现了矛盾，所以对于中草药的多样性以及生存环境日益成为人们关心的焦点。虽然我们国家出台了关于对中草药的保护政策，在一定程度上可以起到监管保护的作用，但是并不能彻底的解决问题。通过近些年的实践证明，实行大规模规范化的人工种植可以有效的解决药用植物的供应，并且对于中草药的加工制造过程还可以有效的控制。通过人工种植中草药，可以有效的控制质量，对于药材的污染度以及基因的状况可以有效的控制。并且人工种植还可以根据市场的实际需求来对种植的数量进行调整，有效的保证质量。由于人工种植的中草药在市场中已经能够满足需求，所以就减少了对野生中草药的破坏，但是对于那些不太引人注意的品种，要对其进行市场预测，降低投资的风险。

1 药用植物栽培技术

对于药材的种植和一般的植物栽培不同，在培育技术和环境方面

有更高的要求，所以这就需要投入更多的技术，提高技术含量。对于药用植物的培育难点在于种子的发芽率低以及对生长环境的要求高，在发芽率方面主要是受到了机械设备的损坏或者是由真菌对其造成的感染，解决这个问题可以通过适合的保藏条件来解决，并且对培育的土壤环境进行改良，可以有效的提高种子的发芽率。对于有些培育难度系数高的种子，可以通过人工授粉和液体培养的方式来解决，这种方法可以有效的提高种子的成活率以及发芽率，提高药用植物的质量。

2 优良品种的选育

在对药用植物的品种选育中，传统的育种技术发挥了重要的作用。在新型技术中，发明了一种通过对种子表面的斑点进行激光照射来达到预期目标的方法，通过激光的照射，可以清晰的了解到种子的活性成分，并且可以对其中的活性与毒性成分进行区分，从而对其进行筛选，严格控制种子的质量，从而使其向着预期的目标发展，有效的降低了生产成本，并且提高了生产工艺。

遗传标记育种技术是在传统的育种技术中发展起来的，其在传统的育种技术中发挥着重要的作用，对于现代品种的选育也有重要的作用，在种子发育的早期，通过对基因的鉴别，可以发现和性状相似的基因，从而选出和预期一致的基因型加速育种的过程，优化质量。

至今，利用分子标记对药用植物进行改良的报道仍相对较少，成功的例子如：aflp和微卫星标记在大麻遗传育种和法医鉴定中的应

用；利用issr分子标记技术研究药用植物野生或栽培种群的遗传多样性；mandolino对大麻酯生物合成途径中两个关键酶的基因序列进行了测定； delabays等利用青蒿素的遗传特性，开发出了其特异的分子标签用于标记辅助育种。有理由相信，随着比较基因组学研究的进一步深入，还将对药用植物的研究和开发产生更加普遍的影响。

3 农艺性状的改造

通过改造dna序列来调控植物的基因表达在当前已有一定的研究基础，抗除草剂、抗虫、抗病等转基因品种的开发仍然是当前药用植物生物工程研究中的重要领域之一。有报道，choi等通过转化膦丝菌素乙酰转移酶基因，获得了抗除草剂双丙氨膦和固杀草的转基因颠茄。punja等利用原生质体融合技术还得到了抗杀虫剂的龙葵和抗真菌病害的西洋参。

此外，生物工程技术在调控植物的生长发育方面也有广阔的利用价值。lee将根瘤脓杆菌的rol基因转入到蒲公英中，明显提高了其微繁的毛状根培养物的发育速度；kang等在蒿属artemisia植物中表达细菌ipt基因，不仅促进了其内源的植物细胞分裂素等一系列激素的生成，还提高了叶绿素和青蒿素的产量。

4 活性成分含量的控制

对一般的农作物进行基因调控的首要目标是改造与疾病抗性和生长发育有关的农艺学特征，而对于药用植物来说，通过改造其生物合成途径而提高活性成分的含量则处于最重要的地位。

stevenson等用根瘤脓杆菌基因转化薄荷的毛状根培养物，不仅提高了其毛状根中必需油成分的含量，还增强了其抵抗真菌感染的能力。

为了提高药效、降低有毒物质的含量和提高收获物中化学成分的稳定性，有必要对药用植物的生长条件进行严格地控制。植物中次生代谢物的累积与温度、光照（如抗氧化剂）、协迫（如脯氨酸）、感染（如类黄碱素flavanoids）和食草（如生物碱）等外界因素的影响有密切的关系。例如，在高加索生长的颠茄中生物碱的含量为1.3%，瑞典生长的只有0.3%；阴生的胡椒薄荷mentha piperata中必需油的总量及其薄荷醇的含量均比光照条件下生长的要低；与较高温度条件下生长的罂粟相比，较低温度下生长的罂粟中含有更多的吗啡，而生物碱的含量却低些。另外，次生代谢物的累积还与土壤中的微生物群落和营养成分有关。

提高活性成分的含量是药用植物遗传控制的首要目标，但是目前人们对活性化合物生物合成途径的了解还很少，只有为数不多的合成酶的基因被分离出来，这对应用途径工程技术进行药用植物育种提出了严峻的挑战。zhang等通过过量表达东莨菪碱（scopolamine）生物合成途径中催化两个限速反应的合成酶的基因，使得天仙子hyoscyamus niger毛状根培养物中该化合物的产量提高了将近9倍；robbins等将天仙子中编码莨菪碱羧化酶的基因转化到颠茄中，也使得东莨菪碱（前体物为莨菪碱）的产量明显提高；chitty在篙属植物中通过过量表达法尼基（farnesyl）二磷酸合成酶的基因而

将青蒿素的产量提高为原来的3倍。在针对催化某一特定限速反应的酶的研究中，利用转录因子能够开启和关闭整个次级代谢途径的性质对其进行遗传改造，已经成为了一种新的研究药用植物途径工程的思路。

5 问题与展望

药用植物的种植对于中草药的供应提供了基本保障，有些人认为中药对人体的健康比较安全，因为是纯天然的绿色植物，对人体的危害小，但是也有一部分人认为通过人工培育出来的中草药是对农作物进行的改造，是转基因行为，存在一定的生态风险，所以不予肯定。但是在现实中由于野生的中草药在多样性以及保护措施方面不利，无法满足市场的需求，所以说大规模规范化的人工种植必将成为未来的发展趋势。在对中草药的种植培育方面，还应该加强技术上的投入，尽量的不破坏中草药原有的药性，保证药物的性能，最大程度的满足市场的需求。

参考文献

[1]edwards r. no remedy in sight for herbal ransack[j].new sci，2004，181（1）：10.

[2]braga ra. assessment of seed viability by laser speckle technology[j].biosystems engineering，2006，86：287.