生物技術在藥用植物研究與開發中的應用和前景

王馨冉

【摘 要】隨著藥用植物研究和開發工作的不斷深入，在創造出多種高新技術和產品的同時，也面臨著十分嚴峻的問題，因此本文針對藥用植物的研究和開發工作進行了研究。在簡單了解藥用植物研究開發工作中常見的生物技術后，從現階段藥用植物研究開發工作中存在的問題入手，針對具體的應用方法和應用方面展開分析。以期為從事藥用植物研究的相關人員提供參考，從而推動藥用植物可持續發展。

【關鍵詞】組織培養技術；基因工程；藥用植物基因

中圖分類號： Q943 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）02-0201-002

【Abstract】With the deepening of the medicinal plant research and development work，in creating a variety of high and new technology and products at the same time，also faced with a very serious problem，so this article in view of the medicinal plant research and development work is studied.In a simple understanding of medicinal plants after common biological technology research and development work，from the present problems existing in the research and development work of medicinal plants，according to the specific analysis of the method and application aspects.In order to provide reference for the relevant personnel engaged in the research of medicinal plants，it can promote the sustainable development of medicinal plants.

【Key words】Tissue culture technology；Genetic engineering；Medicinal plant gene

0 引言

藥用植物研究開發工作中存在的問題較多，其中資源枯竭和藥效物質不明確等需要引起重視。而生物技術是一種利用生物科學工程技術來增加生物制品產量和質量的新興技術，將生物技術應用在藥用植物的研究和開發工作中，能夠有效解決近年來藥用植物研究和開發方面存在的問題。因此應該加強對生物技術的研究，讓其在藥用植物研究開發工作中發揮出更大作用，推動藥用植物研究開發工作可持續發展。

1 藥用植物研究開發工作中常見的生物技術

（1）組織培養技術

傳統的藥用植物品種的開發，大多采用人工栽培的方式，但是經過這種方式開發出來的品種品質不穩定，而在生物技術中的植物繁殖技術就能夠有效避免這一問題。這種植物繁殖技術利用植物中細胞，就能夠培養出完整的植物植株，因此也被稱為組織培養技術，利用這種技術培養藥用植株，能夠降低生產成本，縮短生產周期，也能夠從根本上解決藥用資源較少的問題，尤其是針對生產繁殖過程較慢的種子，更需要這種技術的幫助。現階段組織培養技術已經在現代藥用植物中有了廣泛的應用，比如：桔梗、丹參等藥用植物的培育都是通過組織培養技術完成的。

（2）基因工程技術

生物技術中的基因工程是藥用植物的研究中的重點內容，而所謂的基因工程就是植物的轉基因方法，將農桿菌進行介導后，讓外源基因直接導入植物體內，進而保證藥用植物的品質質量。此外，在基因工程技術中DNA分子標記技術對于藥用植物的研究工作具有十分重要的意義。由上可知，現階段國內常見的基因轉移采用的都是農桿菌介導或者直接進行外源基因導入的方式，但是經過研究發現，植物上存在一種常見的細菌溶桿菌，可以將這種細菌的DNA加入到植物體的基因組上，采用轉基因技術，完成對藥用植物的開發。生物技術已經在很多領域中得到了廣泛應用，而轉基因藥用植物研究工作也在不斷的發展，比如：青蒿、黃芪等藥用植物都是通過基因工程和DNA技術完成的誘導工作。

2 藥用植物的資源開發問題

在開發利用藥用植物的過程中，首先需要解決的就是資源問題，很多藥用植物的種類和數量都不夠明確，資源無法保存，而且在長期的開發過程中，很多野生資源受到了破壞，對藥用植物產業的發展造成嚴重的阻礙。

（1）藥用植物的鑒別

想要解決藥用植物的資源開發問題就要加強對藥用植物的分類和鑒別，傳統的鑒別主要依靠藥材本身的顏色、形狀等感官上的特征，存在很大的主觀判斷性，對鑒別人員本身的專業性要求極高，且準確性相對較低，而現代生物技術中的DNA技術就能夠有效避免這一問題，通過藥用植物中的DNA來鑒定，常見的鑒別方式有兩種，分別為：DNA分子標記、DNA條形碼序列。其中DNA分子標記法是利用植物中脫氧核糖核酸分支之間的差異性來完成的標記手段，這種方法穩定性較強，能夠快速直觀的鑒別藥用植物，且不會受到試驗環境、貯藏條件、試驗部位、生育階段等多方面的因素影響。而DNA條形碼是利用植物中一段或者幾段標準的DNA序列作為標記來實現的物種鑒定，這種鑒定方式和超市利用條形碼區分不同商品相同，具有著自動化、快速高效、準確可靠等特點，現階段，DNA條形碼是鑒別物種的主流方法。

（2）種質資源的保存

生物技術的運用不但能夠讓藥用植物資源得到良好的鑒別和開發利用，還能夠最大限度的為藥用植物資源提供保障，其中最具有代表性的就是人工種子保存法。人工種子是利用一種可提供養分的膠囊包裹住已經完成初步培養工作的胚狀體，進而在膠囊的外部再包上一層保護膜，形成一種和天然種子類似的結構，這種保存方法能夠讓種子資源得到良好保存的同時，保證種子的品質不受影響。且人工種子也便于運輸和貯藏，尤其是在一些頻臨滅絕的藥用植物上，能夠保證優良品種得到遺傳。以杜鵑蘭人工種子法為例，利用杜鵑蘭建立起原球莖懸浮系，并且將原球莖作為繁殖體，為其包裹上人工胚乳和種皮，制作成人工種子。此外還可以將白術無菌體系、鐵皮石斛、幼嫩頭花序等材料作為繁殖體，將這些繁殖體和杜鵑蘭材料進行結合，能夠有效提高種子的成活率和萌發率，實現快速繁殖。藥用植物的研究和開發不只是為了保證中藥的發展，更是為了創造出更多高品質的藥用植物植株，這就意味著需要建立起科學的和質量評價體系，創造出優于自然品種的藥用植物品種。因此，人工種子技術對于種質資源的保存具有著十分重要的意義，這種在培養過程中利用生物技術所形成科學的質量培養體系，能夠創造出優于自然品種的新藥用植物品種。

3 藥用植物的品質改良問題

（1）脫毒

在藥用植物研究過程中，限制藥用植物發展的首要問題就是病毒，因為感染病毒導致的藥用植物品質退化問題極為常見，所以必須要培養出具有脫毒性能的藥用植物植株。植物中的病毒會干擾植物正常新陳代謝，植物的產量和品質就會逐漸降低，嚴重的情況下會導致植物的死亡，病毒可以說是植物界的“癌癥”。截止至今，人類已經發現了近千種植物病毒，在這些植物病毒之中，存在很多病毒會對藥用植物的健康生長造成嚴重的威脅，比如：黃瓜花葉病毒、于花葉病毒、大豆花葉病毒煙草花葉病毒等。經不完全統計，一年內全世界因為植物病毒造成的經濟損失可以達到600億美金，因此必須要對植物病毒采取切實有效的防治措施，加大對藥用植物病毒的研究力度，從而提高藥用植物的品質。近年來，出現了三種不同的脫毒技術，分別為：熱處理和莖尖培養相結合、超低溫療法、轉基因脫毒，三種技術的應用原理各不相同，熱處理和莖尖培養相結合是采用高溫抑制的方法，逐漸增加溫度，而超低溫療法則是利用冰晶殺傷，完成脫毒工作，轉基因脫毒是采用干擾復制的手段，將基因轉化到本氏煙草和普通煙草中，讓其對馬鈴薯X病毒產生抗性，完成脫毒工作。以熱處理和莖尖培養結合為例，在選擇莖尖的時候，要保證大小適宜，因此并不是所有的莖尖都會對熱處理敏感，此外還要保證莖尖和植物本身固有的生理生化反應有直接關系。現階段較為常用的是超低溫療法，這種方法不需要考慮莖尖的大小問題，且具有著操作簡便、耗費時間較短，成本低、脫毒率高等優點，因此現階段已經逐漸代替熱處理法，成為最常用的植物脫毒技術。

（2）研發

除了脫毒以外，生物技術還能夠應用在藥用植物的新品種研發工作上，利用生物技術改良植物品種，研發出具有新穎性和穩定性等優秀性能植物品種。常用的藥用植物研發工作采用的是雜交育種的方法，但是這種方法需要大量的時間，并且過程復雜。現代生物技術為藥用植物的研發工作提供了全新的方式，比如：誘變育種，這種生物技術是利用物理、化學、生物等因素誘導植物發生基因突變，促使藥用植物基因重組，擴大植物中的遺傳變異基因，最后可以根據具體目標選擇新品種。以太空育種誘變技術為例，利用太空這一特殊環境，讓生物基因產生變異，從而達到培育新品種的目的。比如太空丹參就是具有代表性的例子，在丹參種子送入太空后，在經過培養繁育，其中含有的有效成分明顯高于普通丹參。誘變育種技術能夠在短時間內提高突變率，從而獲得更多的變異類型，但是誘變的方向不好控制，想要獲得優良的植物性能，就要增大變量，整體工作量較大。

4 天然藥用工業化生產問題

現階段，藥用植物的需求在不斷增加，很多人工栽培的藥用植物已經無法滿足市場需求，而化學合成法的工藝流程較為復雜，成本較高，還可能造成環境污染，因此采用生物技術實現藥效物質的大規模生產，是現階段的重點內容。要實現藥效物質的大規模生產，就要構建生物合成體系，形成工業化生產模式。合成生物學是在現代生物技術的基礎上，創新融合了工程學和系統生物學等多種學科，建立起的規模化、程序化的集成學科，有效簡化自然生物系統，實現自我繁殖出穩定的人工生命體。以無細胞合成生物學為例，這是一種模仿天然藥物生物合成的途徑，根據具體的生產目標設計全新的合成途徑，再利用這條全新的藥物合成途徑，制備出結構、產量都較優的天然藥物，這是近年來被提出的一種新興生物技術。這種生物技術在代謝調控、產物移除等方面具有一定優勢。其中利用酵母菌結合香豆酸合成了白藜蘆醇，且最高產量到了391mg·L-1，而將酵母酸和法尼基焦磷酸進行結合可以合成次丹參酮二烯，產量最高可達到488mg·L-1。但是國家的合成生物學還處于起步階段，需要不斷地投入研究，提高合成生物學的重視，才能夠取得更大的進展。

5 總結

綜上所述，中藥作為中華文化中的瑰寶，將其中的藥用植物研究開發工作和生物技術相結合，是科學技術發展過程中的必然選擇，不僅能夠豐富藥用植物的研究內容，也能夠從根本上推動藥用植物的研究發展。在應用的同時，還實現了對資源的合理利用，讓藥用植物研究工作得到可持續發展，將生物技術和藥用植物研究工作進行結合后，藥用植物的研究前景得以展現，中藥專業逐漸朝著現代化的方向發展。

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