第七章生药资源的开发利用

第七章生药资源的开发利用2023/5/27第七章生药资源的开发利用实际作为商品用中药材的种类在800～1000种左右。常用药材约500多种，道地药材约200种。全国有中药材生产基地600多个，人工栽培约250种，种植面积达600万亩。不同区域的分布。中药资源种类最多的5个省区为云南、广西、四川、湖北、陕西。第七章生药资源的开发利用第二节生药资源开发的层次与途径“资源的开发”是指人们对资源进行劳动，以达到利用而采取的措施。“资源的利用”是指人们对已开发出来资源进行一定目的的使用，如进行加工和制成新产品等。

“生药的开发利用”主要是以药物为主并进行其他诸如保健品、饮料、化妆品、香料、色素、矫味剂、农药等多方面、多层次的开发和综合利用。随着人们日益增长的物质生活需求及文化素养、科学水平的不断提高，随着医疗模式逐步由治疗型向预防保健型方面的转变，生药资源开发利用的领域也在不断扩大。逐渐渗入到人们日常生活的各个方面。第七章生药资源的开发利用生药资源开发的途径

(一)以亲缘关系密切与化学成分相近开发新药源（二)从历代医书、本草记载中发掘新药源（三）从民族药、民间药中开发新药资源（四)利用有效成分、有效部位开发药物品种（五）以某些药用植物成分作为新药的半合成原料，或改造其化学结构开发出高效、低毒的新药物。（六）从海洋生物中开发新的药用资源。第七章生药资源的开发利用以亲缘关系密切与化学成分相近开发新药源通过生药资源普查及对常用中药材品种整理和质量研究，发现《中国药典》收载的一些品种，其同科属中有许多值得开发的新品种。如厚朴调查中发现有近20种木兰属原植物，皮中均含有厚朴酚、和厚朴酚以及b-桉油醇。在麦冬的资源调查与商品鉴定中除药典品种麦冬为主流商品外，湖北麦冬和短葶山麦冬产量大，活性成分多糖和皂苷的含量与麦冬相近，其抗缺氧和免疫功能与麦冬相同或更优。现已以山麦冬品名列入1995年版《中国药典》。沙参类中天兰沙参、狭叶沙参、泡沙参与药典品种成分相似且含量高，药理作用明显，产量大资源丰富。

返回第七章生药资源的开发利用从历代医书、本草记载中发掘新药源

我国古代医书、本草著作是伟大的医药宝库，是中医药的发源地，又是挖掘新药源的重要源泉。现代许多中成药均是根据传统中医理论和古代医书、本草著作的记载，经现代研究开发出来的。如：根据中医活血化瘀治则，从川芎中分得治疗心血管疾病的有效成分川芎嗪。

通过对传统中药材、方剂的现代研究，一些传统方药或中药材过去没有发现或虽有记载而未引起重视的药效得到了证实，开发了新用途或新药。如：山楂用于治疗冠心病、高血压、高血脂、脑血管疾病等。返回第七章生药资源的开发利用从民族药、民间药中开发新药资源

我国55个少数民族，近80%的民族有自己的药物，其中有独立的民族医药体系的约占1/3.在中国村镇城乡和边远地区，民族药、民间药发挥了重要的作用，广大群众在用药实践中积累了许多可贵的经验。中国药典中收载的土木香、毛诃子、余甘子、冬葵果和亚乎奴等原均为民族药。实际上，许多重要的“西药”如：阿托品、麻黄碱、地高辛、士的宁等也是从民间植物药中开发出来的。返回第七章生药资源的开发利用利用有效成分、有效部位开发药物品种

在中医中药传统经验的应用中，对药用植物往往仅采用某一个部位，但经研究发现，同一种药用植物的其它部位也含有类似的药用成分和相同的药理作用。如人参用其根部，但人参的茎、叶、花蕾、果实、种子均含有与根近似的皂苷类，且功效近似。现人参叶已列入1995年版《中国药典》。中药杜仲为杜仲科植物杜仲的干燥树皮，据研究杜仲叶所含成分，其药理作用以及临床应用与杜仲皮相似，有的地区用2倍量的杜仲叶代替杜仲皮用于临床。

返回第七章生药资源的开发利用以某些药用植物成分作为新药的半合成原料，或改造其化学结构开发出高效、低毒的新药物天然药物的有效成分、有效部位开发具有广阔的前途，是当代国内外开发天然药物的主要途径之一。例如：发现甾体激素类药物用于治疗风湿性关节炎、心脏病、阿狄森氏病、红斑狼疮，抗肿瘤及用于避孕药。我国科学工作者在深入调查中发现了资源极为丰富、甾体激素含量高的薯蓣科植物薯蓣，最主要的种类为盾叶薯蓣及穿龙薯蓣。抗癌新药三尖杉酯碱、异三尖杉酯碱、高三尖杉酯碱等生物碱在植物体内含量很低，因此采取先从三尖杉中得三尖杉碱，再通过人工合成得到三尖杉酯碱的差向异构体的混合物，开发新药。第七章生药资源的开发利用例子：

由薯蓣中提取的甾体化合物已开发为新药，主要用于:治疗冠心病、心绞痛。降低总胆固醇、甘油酸三酯胆固醇，提高高密度脂蛋白-胆固醇水平，对纠正脂质代谢紊乱，防治动脉粥样硬化起到有益的作用。能降低全血及血浆粘度。有利于改善冠心病的高粘状态。

如从山莨菪中提取阿托品类生物碱，其母液中含有大量无药用价值的红古豆碱，将此碱还原为红古豆醇，再与苦杏仁酸酯化，得到的红古豆醇酯，经研究证明，该成分有解痉、止痛、安眠和治疗消化道溃疡等方面的作用，已作为商品生产。

返回第七章生药资源的开发利用从海洋生物中开发

我国仅植物资源就异常丰富,经查明的高等植物就有3万余种,而实际上我们目前开发出来作为中药材的仅占其中的1/5不到,植物化学成分和药用价值方面的研究仅仅涉及极少的种类。

近20年来随着陆地资源的减少、人口的增加和科技水平的提高,人类面临着可持续发展与资源和环境的矛盾,以开发海洋资源为标志的“蓝色革命”正在形成前所未有的浪潮,发达国家对海洋资源的争夺也日益白热化。生命起源于海洋,占地球表面积71.8%的浩瀚海洋将成为21世纪全球关注的新焦点,因此,在某种程度上讲21世纪将是“海洋的世纪”。海洋特殊生态环境中的生物资源已成为拓展天然药用资源的新空间。第七章生药资源的开发利用我国是世界上最早应用海洋药物的国家。公元一世纪：《神农本草经》收载海洋药物约10种1596年：李时珍《本草纲目》收载海洋药物90余种。20世纪40年代：国外少数科学家已经注意到了海洋药物的潜力,但多数对它人认识不足,加之海洋天然产物结构比较复杂,当时的测试条件尚不成熟，他们的工作没有得到足够的重视。20世纪50－60年代初：随着人们生活水平的提高以及合成药物暴露出来的一些问题,人们越来越关注环境污染和化学致癌的关系，在发达国家产生了“回归自然”的浪潮，到了60年代末“从海洋中索取药物”的概念逐渐开始被人们接受。第七章生药资源的开发利用60－70年代：海洋天然药物的研究出现了一个高潮，但受当时客观科技条件的限制,结果不尽如意。70－80年代：随着二维核磁技术以及FAB2MS的逐渐应用，才大大加快了海洋天然产物的发展，一些结构比较复杂的海洋天然产物的结构鉴定才成为可能。80－90年代：海洋天然产物的研究在发达国家开始进入黄金时代,许多沿海国家都把开发利用海洋资源作为一项基本国策。目前美国、日本和欧共体国家在海洋天然产物研究方面比较领先。截止到2002年：经统计共发现海洋天然产物15000余种，仅2002年就发现新的海洋天然产物677个。第七章生药资源的开发利用1978年全国科学大会上关美君教授首次提出“向海洋要药”的提案。中山大学的曾陇梅小组首先对我国南海的珊瑚类动物进行了较系统的化学成分研究。21世纪以后，我国政府也意识到了海洋生物资源的重要性，加大了对海洋药物研发的力度，但由于样品的采集、快速处理以及品种鉴定等方面的原因，目前在我国仅有上海、北京、山东和广州的几个小组在从事海洋天然产物的研究，总体上与发达国家相比还有一定差距，海洋天然药物的研发尚处于起始阶段。第七章生药资源的开发利用目前,“向海洋生物中开发新药”已成为沿海各国药学研究的新方向。我国海洋生物资源十分丰富,国家类新药如藻酸双酯钠(PSS)及海豚毒素、鱼油已开发成功,使其显示出诱人的开发前景。与陆生生物相比迥然不同，高压、高盐度、低营养、低温但恒温以及有限的光照和缺氧的特殊环境决定了海洋生物的次生代谢产物相对陆生植物的次生代谢产物有其独特的特点。一个重要的区别是元素的组成。由于海水富含卤素,因而导致海洋生物含有很多共价结合的含卤有机物，最常见的是含溴,其次是氯,然后是碘。含有多卤素的天然产物是海洋天然产物中所特有的,有时卤原子的含量可达70%以上,而溴化物迄今尚未见于陆源生物中。海洋天然产物结构独特、复杂多变而且生物活性强,特别是一些海洋毒素,是海洋生物的防御物质，由于释放到水中很快稀释，为了达到防御的作用，其活性往往超强。第七章生药资源的开发利用第三节药用植物生物技术的原理与方法生物技术药物是指采用DNA重组技术或单克隆抗体技术或其他新生物技术研制的基因、核糖核酸、酶、蛋白质、多肽、多糖药物等。其特点是扩大繁殖濒危物种、活性成分含量低的物种和转基因新物种。

生物技术包括细胞工程、基因工程、酶工程和发酵工程。细胞工程是利用生物细胞的全能性，用植物体某一部分细胞或组织，经过培养，形成幼苗，实现快速繁殖。应用这种方法可以大量繁殖，并克服有性繁殖不育，保存珍惜濒危种质资源，培养多倍体及新品种等，如：培育成丹参多倍体、枸杞多倍体，快速繁殖石斛。第七章生药资源的开发利用一、药用植物组织细胞培养药用植物组织细胞培养：是指在无菌条件下利用人工培养基对药用植物离体器官、组织或细胞进行培养，进行药用植物无性系快速繁殖或生产药用活性成分的生物技术，主要包括胚胎培养、愈伤组织培养、细胞悬浮培养和原生质体培养。原理：植物细胞全能性：任何具有完整细胞核的植物细胞，都拥有形成一个完整植珠所必须的全部遗传信息和发育成完整植株的能力。第七章生药资源的开发利用1、培养条件：最基本的前提条件：用于培养的外植体细胞必须具有全能性离体隔离适宜的培养条件

环境条件：光照、温度、湿度。营养条件：培养基。第七章生药资源的开发利用植物组织培养在最适宜的温度下生长分化才能表现良好，大多数植物组织培养都是在23-27℃之间进行，一般采用25土2℃。（1）温度第七章生药资源的开发利用组织培养中光照也是重要的条件之一，主要表现在光强、光质、以及光照时间方面：★一般来说，光照强度较强，幼苗生长的粗壮，而光照强度较弱幼苗容易徒长。一般光照强度为1000~5000lx★光周期，最常用的周期是16h的光照，8h的黑暗。

★光质，对愈伤组织诱导，培养组织的增殖以及器官的分化都有明显的影响。（2）光照第七章生药资源的开发利用（3）湿度湿度的影响包括培养容器保持和环境的湿度条件，容器内湿度要保持在99%左右，环境的相对湿度一般要求70％-80％的相对湿度。（4）渗透压培养基中由于有添加的盐类、蔗糖等化合物，因此，而影响到渗透压的变化。通常1-2个大气压对植物生长有促进作用，2个大气压以上就对植物生长有阻碍作用，而5-6个大气压植物生长就会完全停止，6个大气压以上植物细胞就不能生存。第七章生药资源的开发利用固体培养基可加进活性炭来增加通气度,以利于发根。◆液体培养时，可考虑采取振荡培养的方式，以增加通气性。（5）通气状况氧气是组织培养中必需的因素，瓶盖封闭时要考虑通气问题，可用附有滤气膜的封口材料。第七章生药资源的开发利用2、植物组织培养步骤1.获得无菌外植体2.消毒3.培养基的选择4.愈伤组织的培养5.试管苗的培养第七章生药资源的开发利用2、植物细胞培养组织培养物分离成单细胞并不断扩增的液体培养技术。过程：将愈伤组织或其它易分散的组织至于液体培养基中，使组织分散成游离的悬浮细胞，进行振荡培养，通过继代培养使细胞增殖，获得大量的细胞群体，生产有用次生代谢产物采用水平振荡，速率30-150r/min，振幅2-4cm，温度24-30℃为宜。第七章生药资源的开发利用3、花药培养花药→在烧杯中研碎（有溶剂）→过滤→浓度梯度离心→收集中间层→消毒→接种→培养花药培养得到的植株染色体数目相当于原植株体细胞染色体数目的一半，又称单倍体植株。花粉花药培养的意义：单倍体细胞中只有一个染色体组，表现型和基因型一致，一旦发生突变，无论是显性还是隐性，在当代就可表现出来，因此单倍体是体细胞遗传研究和突变育种的理想材料。品种间杂交育种过程中，通过F1代花药培养得到单倍体后，经染色体加倍立即成为纯合二倍体，从杂交到获得不分离的杂种后代单株只需要2个世代和常规育种相比，显著缩短了育种年限。第七章生药资源的开发利用4、原生质体培养酶解法制备原生质体，在良好的无菌培养基中对原生质体进行培养使原生质体进行生长、分裂，并最终可以长成植株的一种方法。原生质体培养无机盐的浓度略低5、体细胞杂交将二倍体植物体细胞经离心、振荡等机械方法或采用诱导剂促使不同植物的原生质体进行融合，培养，获得体细胞杂交的植株，由此使自然不杂交的植物获得种间杂交品种。第七章生药资源的开发利用二、毛状根培养是20世纪80年代发展起来的基因工程和细胞工程相结合的一项技术，通过将发根农杆菌中Ri质粒含有的T-DNA整合到植物细胞的DNA上，诱导植物细胞产生毛状根。毛状根属于激素自养型，具有有效成分含量高、生理生化和遗传性稳定、易于进行操作控制等特点，可在离体培养条件下表现出次生代谢产物的合成能力，还能够合成许多悬浮细胞培养所不能合成的物质，某些产物的产量甚至高于正常植物及悬浮细胞培养。形态方面：Ri质粒诱导快速生长的、非定向性、高分支的毛状根的形成代谢方面：Ri质粒转化根能合成与原植物相同或相似的次生代谢物，并且发根合成次生代谢物具有遗传稳定性。第七章生药资源的开发利用与植物细胞培养相比，毛状根培养具有生长速度快、激素自养、分化程度较高以及遗传性状相对稳定等优点。由于近三分之一传统药材的药用部位是根，所以这一培养系统在传统药材生产中具有更重要的意义。因此毛状根培养系统无论在生物量的增加，药用有效成分的积累还是生产稳定性方面，都显示了其独特的优越性，使得利用毛状根培养生产植物次生代谢产物具有极大的生产潜力。到目前为止，国内外现已成功地培养出天仙子、黄芪、紫草、红花、青蒿、决明等药用植物的毛状根，人参皂甙、黄连素等已通过毛状根培养得以工业化生产。而如何实现药用植物毛状根的大规模培养，以及提高毛状根中有效次生代谢物的积累能力，成为众研究者关注的焦点。

第七章生药资源的开发利用三、植物转基因技术植物转基因技术：通过各种物理的、化学的和生物的方法，将从动物、植物及微生物中分离的目的基因整合到植物基因中，使之正确表达和稳定遗传并且赋予受体植物预期性状的一种生物技术方法。

技术路线目的基因分离植物表达载体的构建受体材料的准备遗传转化转化组织组织脱分化转化植株筛选炼苗第七章生药资源的开发利用1.目的基因的分离（1）已知基因的获得①化学合成法②PCR扩增（2）未知基因的获得①构建基因组文库，筛选目的基因②构建cDNA文库，筛选目的基因③mRNA差异显示技术筛选差异表达基因④差异蛋白质谱表达技术筛选功能基因第七章生药资源的开发利用①②pGEM-T③④⑤⑥⑥⑦⑧①银杏叶RNA提取②反转录cDNA③chs全长cDNA的克隆④TA克隆及测序⑤向chs两端引入酶切位点⑥双酶切⑦定向克隆⑧导入农杆菌

2.植物表达载体的构建第七章生药资源的开发利用3.受体材料的准备第七章生药资源的开发利用4.遗传转化（1）间接转化法——农杆菌介导转化法（2）直接转化法

A、基因枪转化法

B、电击法

C、花粉管通道法

D、PEG介导基因转化法第七章生药资源的开发利用根癌农杆菌是一种革兰氏阴性土壤杆菌,它含有Ti质粒,能诱导被侵染的植物细胞形成肿瘤,即诱发冠瘿瘤。Ti质粒(包括Ri质粒)上有一段转移DNA,在农杆菌侵染宿主植物时,这段DNA可以转移进植物细胞,并稳定地保留在植物细胞染色体中,变为植物细胞新增加的一群基因,最终能通过有性世代遗传给子代。第七章生药资源的开发利用基因枪转化法由美国Cornell大学的Sanfor(1987)提出,它的主要原理是将包含目的基因的载体包被在微小的金属微粒(钨粒或金粒)表面,通过高压驱动力加速微粒穿透植物细胞壁,导入受体组织细胞内,然后通过组织培养再生出完整的植株.微粒上的外源DNA进入细胞后,整合到染色体上并得到表达,从而实现基因的转化.。第七章生药资源的开发利用电击法的主要原理是将原生质体在溶液中与DNA混合,然后利用高压电脉冲作用,使原生质体膜的某些部位被击穿而产生可回复的小孔,外源DNA可通过小孔进入原生质体内,而且不影响经电击处理的原生质体再生植物的能力.第七章生药资源的开发利用花粉管通道法是利用开花植物授粉后形成的花粉管通道,直接将外源目的基因导入尚不具备正常细胞壁的卵、合子或早期胚胎细胞,实现目的基因转化.第七章生药资源的开发利用PEG介导基因转化的主要原理是聚乙二醇(PEG)、多聚-L-鸟核苷酸(pLO)、磷酸钙