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生物技术在药用植物中的应用

摘要：通过查阅资料和文献，了解植物组织培养、细胞培养、基因工

程和分子生物学在药用植物中的应用，指明生物技术在我国药用植物

中的应用。

关键词：药用植物；生物技术；组织培养；基因工程

药用植物是传统中药的主要来源,在我国资源宝库中占有重要的

地位。我国地域广阔,植物资源极为丰富,种类繁多。但传统的中草药

获取方法是以采集和消耗大量的野生植物资源为代价的，当采集和消

耗量超过自然资源的再生能力时，必然会导致物种濒危甚至灭绝。为

了解决药用植物的供需矛盾，人们多采用人工栽培的方法扩大药源，

但在人工栽培药用植物时又面临着花费时间长、繁殖系数小、耗种量

大、种子带病与农药残留等问题，严重影响了产量和品质。近年来，

生物技术的兴起，为我国药用植物的研究和发展提供了良机和手段，

被广泛应用于药用植物的遗传多样性研究、品种鉴别、良种选育、基

因定位及资源分类等,大大推动了这些领域的发展。目前我国的药用

植物种质资源研究主要致力于解决确保药材质量、选育新品种、保存

生物多样性、确保药用植物资源的可持续利用等方面的问题。

（一）植物组织培养在药用植物繁殖上的应用

近年来，植物组织培养已成为生物学科研究的重要技术手段，并

在农业、林业、医药业等行业中被广泛应用，产生了巨大的经济效益

和社会效益。到目前为止，已有100多种药用植物通过离体培养获得

试管植株，其中大多数为珍贵的药用植物。其中有的还利用试管繁殖

技术用于生产栽培种植药材，如苦丁茶、芦荟、怀地黄、枸杞、金钱

莲等。宁夏农林科学院枸杞研究所利用试管繁殖与嫩枝扦插相结合的

方法繁殖新品种宁杞1号和宁杞2号苗木100多万株，加速了该品种

的推广。

药用植物种苗的快速繁殖利用植物组织培养技术进行药用植

株无性繁殖来解决药用植物天然资源不足这一棘手问题，具有成本低、

效率高、生产周期短、无性遗传特性一致的优点。特别是对某些种子

繁殖慢、难繁殖的药用植物。组织培养通过选择材料的部位(如根、

茎、叶的段、片、块等)，运用培养基获得芽体，最后培养成为植株。

现在已经在药用植物中广泛应用，已在上百种药用植物上成功完成组

织培养。

无性植株的再生无性植株的再生是对植物通过组织培养和遗传

工程进行品种改良的一个先决条件，也是实现获得大量人工种苗的重

要途径，目前我国药用植物用组织培养技术繁殖的无性系可概括为以

下几个方面：①带节茎段扦插快繁，即由带节茎段在无菌条件下扦插，

可以进行快速无性繁殖，如黄芩、罗布麻等；②器官发生，细胞或愈

伤组织培养通过不定芽形成植株，如枸杞、西洋参、毛地黄、丹参、

黄连等已通过这种方式建立了无性繁殖系，得到了人工种苗；③类胚

体途径，细胞或愈伤组织通过胚状体途径，即经过球形胚期、心形胚

期、鱼雷胚期、子叶胚期经成熟胚发育成小植株。有些植物在成熟胚

的类胚体上，还能继续不断地形成新的胚状体，如西洋参、人参、甘

草、三七、黄连等；④原球茎，细胞或组织培养经原球茎途径分化形

成植株。如铁皮石斛、百合等。

（二）细胞工程用于药用植物次生代谢产物的生产

大多数药用植物的有效成分是次生代谢产物，采用药用植物细胞

培养技术生产次生代谢产物是较为有效的途径。多种药用植物已经建

立其悬浮细胞培养体系，通过筛选高产细胞系，控制培养基的成分，

以及水分、光照等条件，以及通过添加诱导物和根据植物相克的理论

进行共培养等，使三七、长春花、吐根、地黄等药用植物通过细胞悬

浮培养产生的有效成分达到或超过原植物．在细胞悬浮培养基础上，

细胞大规模培养的生物反应器技术应用于药用植物的有效成分生产。

(三)生物技术在药用植物的品种改良上的应用

生物技术能在细胞水平上进行诱导和筛选。增大了遗传变异的资

源；重组DNA技术和细胞杂交可增加、除去或修饰植物的某个基因，

使有利基因按计划理想地组合：用花药培养或未授粉的子房培养，获

得单倍体或纯合二倍体，极大地提高了选择优良基因型的效益，并可

加速获得遗传性状稳定而一致的群体，通过原生质体诱导融合，还得

到一些生物碱或次生代谢产物含量高的药用植物，例如曼陀罗属有一

个种间细胞杂种，其生物碱含量可高于亲本20％-25％。

植物基因工程已成功地将外源基因导入植物体中，并获得转基因

植物新品种。利用这一技术可将某些优良性状基因导入本不具备这些

性状的植物体内，可达到改良植物品种的目的，如通过抗病、抗虫等

基因的导入，获得抗病虫植株；控制植物次生代谢产物合成酶的合成

基因的导入，从而获得