“中药材GAP栽培技术”课程论文

1、X X学院“中药材GAP栽培技术课程论文课题名称：现代生物技术与中药材利用院系：生命科学与技术系专 业：生物科学年 级：2010级班 级：10生科一班指导教师:现代生物技术与中药材利用XXX 指导教师：XXXX摘要：由于传统制药工艺简单、设备落后等因素影响，我国中药药品的质量难以得到 保证。随着现代生物技术已经深入中药研究和开发的各个领域，在高质量中药天然药物 原料的研究生产与中药材资源可持续利用中发挥着极大的作用。如今中药制药工业得到迅速开展，在现代生物学领域内，现代生物技术在中药材中的应用已成为研究的热点。 加大现代生物技术在中药现代化中的应用，对中药的质量化和国际化起着推动性的作 用。本

2、文主要研究现代生物技术在中药天然药物原料的研究生产栽培与中药材可持 续利用；细胞工程技术在人工资源的开发；酶工程在中药活性成分生产；中药品质量检 测以与中药和天然药物新药研究与开发中的应用。关键词：现代生物技术；中药现代化；应用；现代生物技术是在分子生物学根底上建立的创建新的生物类型或新生物机能的实用技术，是现代生物科学和工程技术相结合的产物。包括基因工程、细胞工程、酶工程、 发酵工程、蛋白质工程。天然药物是指动物、植物、和矿物等自然界中存在的有药理活 性的天然产物。天然药物不等同于中药或中草药。随着社会的开展，人们越来越关注化 学药品给人类自身健康与生活环境带来的负面影响；回归自然、保护环境

3、已成为一种处 理人类和环境关系的潮流思想。包括植物药、动物药和海洋药物的天然药物的研究和开 发顺势大力开展，对天然药物的各种人为禁制也趋于宽松。也启迪人们在天然药物研究、 开发、生产中迸发全新的思路。一、 现代生物技术在动物药研究中的应用动物药是我国医药宝库的重要组成局部，是中药三大来源之一，其传统研究思路以中医 理论为指导，重点研究临床应用等相关方面，主要包括：本草考证、资源调查、基源鉴 定、动物药化学、加工炮制、药效研究、品质评价等 1。动物药研究起步较晚，动物 药的系统研究整理工作始于20世纪60年代，根底薄弱，存在较多空白，加之传统动物药 研究理论不完善，符合动物药研究特色的方法学尚未

4、建立，如何合理有效的借鉴现代技 术手段也不明确。2随着生物领域技术的开展，现代生物技术已逐渐广泛应用于动物 药研究领域，并取得了可喜进展。1、生化别离技术1色谱别离技术色谱别离技术包括凝胶过滤色谱、离子交换色谱、反相色谱、亲和色谱等。对于 生物大分子的别离，只使用单一的色谱方法很难将待别离物质完全别离，通常将几种原 理不同的色谱技术组合起来以获得理想的纯化效果。魏金荣等3采用一步亲和色谱法别离纯化了白眉蝮蛇蛇毒中的降纤酶，得到的降纤酶纯度高达99%以上。2电泳技术的应用电泳技术是一种广泛使用的蛋白质和核酸别离分析技术。通过电泳可以准确简便的比拟大量样品，并获得蛋白质图谱。将两种基于不同别离原理

5、的电泳方法进展组合能够大大 提高别离效果，如双向电泳。目前电泳技术已经广泛应用于动物药的鉴定研究。利用动 物药药材中的不同组分具有不同的电荷特性，在同一电场下泳动距离存在差异而实现鉴定。史克莉等4利用SDS-PAG技术对3种蜂王浆、牛血清蛋白、金钱白花蛇、乌梢蛇、 鹿蹄筋、炮制前后的蝎子进展了鉴别分析。古今等5应用高效毛细管电泳技术鉴别了冬虫夏草与其伪品，方法简便、快速、准确，可作为冬虫夏草与其伪品的有效鉴别方法。3其他别离技术沉淀别离、膜别离、离心别离、泡沫别离等技术作为常用生化别离制备手段的必要 补充在动物药研究中的应用同样重要。2、蛋白质组学技术的应用1蛋白质样品制备技术 动物药药材涉与

6、物种面宽，入药部位种类繁多，对于不同药材蛋白质样品制备应选择与 药材特点相适应的方法手段，如水蛭、蜈蚣等药材的提取条件相对较缓和，而对于质地 坚硬的水牛角、珍珠等药材的提取条件应该适当剧烈些。较为温和的裂解细胞的方法有 渗透溶解、反复冻融裂解、外表活性剂裂解、酶溶法等。为了防止提取过程中蛋白质降 解或被氧化，可以选择性的参加蛋白酶抑制剂或抗氧化剂，同时还要注意操作过程中应 当尽量低温进展，防止蛋白质变性。较为剧烈的提取方法有超声波处理法、压力杯法、 机械研磨法、机械匀浆法等。而药典记载多数动物药的常用提取方法为水煎煮，虽然在 如此剧烈的条件下蛋白质已经变性或降解，但是得到的提取液仍具有活性，说

7、明动物药 中变性蛋白或多肽可能具有生物活性。2蛋白质的鉴定动物药药材来源广泛，资源丰富，药用动物物种从单细胞动物到哺乳动物跨度大， 种类繁多，而即使是同一物种，也因其所处发育阶段、生理条件、栖息环境等不同，使 得动物药药材中的蛋白质组成不尽一样，各有特点因此，针对动物药的研究急需合理 可靠的方法体系对其进展综合评价。黄春洪等6利用双向电泳和二维色谱有效分析了 尖吻蝮蛇蛇毒蛋白质组和生物活性。蛋白组学技术在研究蛋白质、多肽等复杂体系方面 有其独到之处，必将会给动物药的研究带来良好的应用前景 二、现代生物技术在植物药中的应用由于人类对自然界的持续性破坏，野生药材资源日益减少。传统栽作中存在着有效

8、成分含量不稳定；农药、重金属含量超标；栽培品系的品质日渐退化以与产量远远不与 工业化大生产的要求等一系列问题，严重阻碍了中药的现代化进程。弓I进生物技术，可 以对中药材品质进展多方面的改良。1、为中药种质资源保护提供了技术保障我国中药资源十分丰富，但随着环境破坏与人们乱采滥挖，许多种类濒临灭绝。如 何采取有效措施对这些珍稀濒危物种进展保护，已经成为迫在眉睫的事情。保护这些种 质资源的途径大致有两方面，一是进展人工栽培与饲养，用以保证物种；二是利用生 物技术建立基因库，在低温条件下保存药用动植物的基因组、克隆的基因、组装好的质 粒和RFLP探针即使在某种药用动植物灭绝的情况下，其基因也可以得到保

9、存并加以 利用。利用生物技术手段建立种质库是保存药用植物的又一有效手段，将离体培养的药用植物器官、组织和细胞在低温和超低温（-150 C-196 C）下保存,建立集约化细 胞库，可以作为种质保存的一种方式7。目前，全国已建成了 2座长期种质库（- 10 c以下）,10 多座中期（010C）种质库,保存种质资源8。建立国家药用植 物种质资源库200 m2,保存药用植物种质资源600余种9。此外,X丽屏等10提 出了药用植物种质资源的试管保存与试管苗基因库的建立方法。2、用于选育优良品种或进展品质改良随着分子生物学和基因工程技术的开展，特别是遗传图谱研究资料的积累，作物 育种技术正从传统的表现型向

10、基因直接选择的方向转变。在加强药用植物传统育种的根底上,利用RFLP、RAPD等分子遗传标记技术,构建重要药用动植物遗传连锁图,开展 重要药用植物QTL的研究和实践；从野生类型筛选优良目的基因，实现药用植物杂交强优结合，将成为今后药用植物育种的重要方向之一。一些药用植物由于长期进展营养 繁殖，容易感染病毒，严重影响生长发育，降低药材的产量与质量，如地黄、半夏、太 子参等。通过组织培养进展脱毒，可使其药材的产量与质量得到大幅度提高。另一些药 用植物对环境的适应能力差，如易遭受病虫危害等，可通过转基因技术，对其品质进 展改良，提高其对环境的适应性，从而提高药材的产量与质量。寻找中药活性成分生物 合

11、成关键酶与其基因与抗病基因定位、别离和克隆已成为学术界关心的热点。关键酶确 实定和别离，将为利用生物技术手段操纵代谢途径与中药材品质定向调控提供科学根 底。如日本科学家发现天仙子胺 6-?-羟基化酶是合成莨菪胺的关键酶，将此酶的基因 通过Ri质粒转移到富含天仙子胺的莨菪毛状根中，莨菪胺的含量即比对照组增加了 5 倍11。我国现已克隆出青蒿素生物合成途径中的关键酶基因，东北红豆杉中紫杉醇生物合成途径中起限速作用的紫杉烯合成酶基因。3、加快药用植物繁殖一些药用植物只能进展无性繁殖或种量有限，特别是对珍稀、紧缺药用植物，可通过 细胞培养达到快速繁殖的目的。如欧美国家试管苗的产量在数千万株以上，且以每

12、年7%8%的速度增加12。近年来，我国在药用植物快速繁殖的研究与应用领域,也 取得了一定的成果。目前，已有金线莲、铁皮石斛、曲茎石斛、人参等名贵中药通过组 织培养，实现快速繁殖的报道。百部扦插难生根，成活率低，主要用其块根来繁殖，而 块根正是其药用局部，用块根繁殖不仅繁殖系数低，而且浪费药材，杨振德等13进 展了百部组织培养快速繁殖技术的研究，为高产、优质、抗病性强的种苗生产提供了科 学依据。最近开展起来的封闭式强化快繁通风育苗系统和自动大规模培养系统，为优质药材的生产提供了强有力的保证。4、加快中药次生代谢产物生产中药在自然状态下，有效成分的含量往往很低。单纯依靠野生资源获得药效成分，实际收

13、率不高，很难适应批量生产，同时也易造成资源枯竭，使生态环境恶化，利用 细胞培养和微生物发酵法生产药用成分，探索中药生产工业化在很大程度上可改观这 种局面。人工培养药用植物细胞能进展次生代谢，其强度甚至大于原植物，从而产生与 积累大量有效成分，这为提取工业的快速生产创造了条件。如紫草、人参、黄连、毛地 黄、某某花、西洋参、石斛等的细胞培养都十分成功，有些已实现工业化生产。又如，X长军等14用四种真菌刺盘抱菌、间抱镰刀菌、黑曲霉、米曲霉作为诱导子处理悬浮培 养的某某紫草细胞，发现四种真菌诱导子对紫草素的合成均有促进作用，其中，以黑曲霉诱导子效果最好，而且促进细胞紫草素的外排；在蜜环菌诱导子作用下，

14、延胡索愈 伤组织细胞培养物的生物碱的合成能力，尤其是具有抗菌、消炎作用的生物碱的合成能 力显著增强15。近年来，随着外源基因转化技术的成熟，利用发根农杆菌感染植物组 织形成毛状根来获得中药活性成分，已开展成一种新的培养系统。据不完全统计，国内 外目前已对23科50余种药用植物进展了毛状根培养的研究，建立了长期的毛状根 培养系统和获得了次生代谢产物16。转化后的毛状根生长迅速，扩增速度快，合成次 生代谢产物的能力高且稳定，有些毛状根中的药物成分甚至大大高于原植株含量，并用 于工业化生产。邱德有等17应用发根农杆菌Ri1601菌株建立栝蒌离体培养系统,经 测定,每克鲜重栝蒌发根中天花粉蛋白的含量可

15、高达8. 16mg。黄遵锡18从短叶红豆杉诱导出毛状根，选育出的5株无性系20天d后生物量增加9倍，紫杉醇含量 是愈伤组织的1.38. 0倍。类似的利用Ri质粒转化植物建立发根培养体系的报道 还见于青蒿、丹参、茜草、银杏、黄芪、甘草等，人参皂苷、黄连素等已通过发根培养 实现工业化生产。毛状根培养系统还可使一些植物产生新的药用有效成分，赵明强、丁家宜等19首次进展了利用人参毛状根生物合成熊果苷的研究。还可用根癌农杆菌感 染植物组织形成畸形芽，并已在薄荷、颠茄、烟草等药用植物上取得成功。利用农杆菌 作为基因工程新载体，越来越显示出其可行性与方便性，随着表达效率和受体X围的不 断扩大，还可利用转入目

16、的基因，产生具有抗逆性的毛状根和冠瘿组织,并再生出有 抗逆行药用植株。随着现代生物技术的迅猛开展，人类开发天然药物资源有了有力的“武器，针对 天然药物研究中存在的问题，运用包括微生物培养、细胞培养、层析技术在内的现代生 化与分子生物学技术，结合基因工程、细胞工程、发酵工程、蛋白质工程、生物反响器、 生物芯片以与计算机辅助等技术，通过现有技术的组装，形成一套完整的针对天然药物 药物研究的技术体系20，不仅可以解决长期困扰研究人员的药源困难问题，同时也 是天然药物资源的开发走向有序、合理与可持续开展的必由之路。我们有理由相信天然 药物的研发在新的世纪中将会取得更大的突破。参考文献:1 邓明鲁.中国

17、动物药资源M.:中国中医药,2007:341-345.2 李建平,林吉吉,邓明鲁.中国动物药概况J.中药研究与信息，2003, 5( 8):24-27.3 魏金荣,X玉亏,X岐山.白眉蝮蛇降纤酶的纯化与特性分析J.中国生化药物杂 志,2006, 27( 2) : 101-103.4 史克莉，陈振江.几种动物类中药材SDS-PAGE勺电泳鉴别J.中成药，2004,26( 5) : 411-413. 古今,X萍，冯建涌.用高效毛细管电泳法鉴别冬虫夏草与其伪品J.药学服务与研究,2005, 5( 3) : 230-233.6 黄春洪，孔毅，吴杰连，等.尖吻蝮蛇毒素组双向电泳和二维液相色谱研究J.中国

18、药科大学学报，2006, 37( 2) : 169-173.艾铁民，X治针.21世纪药用植物学研究J.中国中药杂志，1998, 23( 6) : 323.7 卢新雄.我国作物种质资源保存与其研究的进展J. 自然资源学报,1995, 10( 3): 234.8 李隆云，钟国跃.中国中药种质资源的保存与评价研究J. 中国中药杂志，2002, 27( 9) : 641.9 X丽萍，王 玲.某某药用植物种质资源的试管保存方法J.资源开发与市场,1999, 15( 1) : 3.10 李 萍，蔡朝晖.S-rRNA基因序列的变异用于对金银花道地性研究初探J. 中草药,2001,32( 9) : 834.11 郭兰萍，黄璐琦.南北苍术的RAP分析与其划分的初步探讨J.中国中药杂志 2001,26( 3) : 156.12 马小军，肖培根.种质资源遗传多样性在药用植物开发中的重要意义J.中国中药杂志,1998, 23( 10): 579.13 陈毓亨，程克棣.近年来国外紫杉醇资源研究进展J. 国外医 学药学分册,1994, 21( 1) : 36.14 肖培根，肖小河.21世纪与中药现代化J. 中国中药杂志，2000, 25( 2) : 67.15 余伯阳.中药与天然药物生物技术研究进展与展望J. 中国药科大学学报，200