提高我国中药材质量的实践(下)
生物技术是本世纪发展最快、最有生命力的一门高技术前沿学科，它在中药材品种改良方面具有很好的应用潜力。在上一期中，我们已经介绍了单倍体育种、多倍体育种等在中药材育种方面的实践，以下将介绍生物育种其他几个方面的内容。
胚乳培养
在组织培养中，植物的胚乳培养是产生三倍体植株的主要方法，因为胚乳是由精细胞和两个极核融合而产生的，因此是三倍性细胞，在适宜的培养条件下能诱发产生三倍体植株。从20世纪30年代开始，Lampe和Mills即着手进行玉米胚乳培养，三倍体植株往往表现出无籽，这对一部分药用植物是十分有益的性状，例如山茱萸、枸杞等。果核大、种子多会带来加工的困难，降低产量和质量，我国已成功地用枸杞胚乳诱发获得了染色体接近三倍体的植株，此外三倍体植株经自然加倍或秋水仙碱处理加倍可以产生六倍体，这也是产生多倍体植株的又一有效途径。
体细胞突变育种
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在植物组织培养中往往首先产生大量愈伤组织，这是一种非组织形式继续增殖的细胞团，往往包含了一些变异类型，由这些细胞进一步分化再生的植株就表现出性状上的变异，这种变异被通称为体细胞克隆变异。近10年来，该研究引起国内外学者的极大兴趣，至今已经将20种植物通过体细胞克隆变异途径选到150多个细胞突变系。筛选突变体对提高作物产量，提高药材中有效成分含量是行之有效的办法。在药用植物细胞培养中，筛选或诱发次生代谢产物高的体细胞突变系进而培养成高产细胞株，是提高细胞培养产物的有效途径。据报道，目前科学家已获得了几十种代谢产物，产量相当于或超过亲本植株的细胞，其中包括色素、维生素、生物碱和甾类等物质。日本学者从紫草愈伤组织细胞中筛选获得的一个高产细胞株，紫草素含量高达0.1%(鲜重)，相当于原植株含量的20倍。这些例子说明，在药用植物细胞培养生产药物中，利用体细胞变异进行高产细胞株的筛选是有较大增产潜力的。据报道，我国有学者用钴60射线照射诱变获得了三分三的愈伤组织变异体，生长速率比亲本高三倍，东莨菪碱含量高30%。
植物脱病毒培养育种
, 百拇医药
病毒病的危害是影响药用植物产量和质量的重要因素，迄今为止，我国已经报道的药用植物病毒病有地黄病毒病、浙贝黑斑病、曼陀罗花叶病、八角莲花叶病、唐菖蒲花叶病、独角莲皱缩花叶病、太子参花叶病等10余种。由于病毒病的危害，药农大量使用农药，造成环境污染和药材质量下降，同时一般减产幅度在30%以上，成为药材生产上的重要障碍。对于病毒病，目前尚无真正有效的防治措施，但是利用植物茎尖分生组织的脱毒培养，可以成功地获得脱毒苗，有效地去除特定病毒，再通过组织培养克隆繁殖就可以获得大量脱毒优良种苗供生产上应用，并将大大减少或不必使用农药。这既保护了环境，又大大提高了中药材的质量和产量，产生明显的经济效益和社会效益。
日本学者曾针对川芎易受病毒侵染造成大幅度减产的问题，成功进行了川芎茎尖脱毒培养。在我国，药用植物分生组织脱毒工作也取好了较好的效果，如地黄通过茎尖培养选育得到了抗性强、经济效益较高的茎尖16号地黄脱毒新品系，并已在生产上推广；新疆大蒜经过分生组织培养脱毒后，大蒜单株蒜头比对照组明显增大。
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笔者应用生物技术先后进行了薄荷、生姜和大蒜的分生组织培养脱病毒工作，经试验对比，脱毒苗确实在生产中表现出长势强、产量高、味浓、抗病力强的优点。目前正在加速扩大繁殖，尽快在生产上示范推广。此外，脱毒苗的应用还将大大减少和避免农药的污染，这无疑对提高中药材的质量和产量将十分有利。
原生质体的培养、融合和植物基因工程
近年来，国内外广泛地开展了植物原生质体的研究工作，且进展迅速。原生质体不仅具有单个活细胞的全能性，而且具备两个独持优点。其一，原生质体是没有细胞壁的裸露细胞，易于摄取外来的遗传物质、细胞器以及其他载体，为高等植物的遗传转化等提供了有利的条件；其二，裸露的原生质体彼此可以融合，从而产生体细胞杂种，为植物育种开创了一条新的途径。上世纪60年代初，英国学者首次用酶法分离原生质体获得成功以来，经过各国科学家的努力，植物原生质体培养和融合取得了突破性的进展，迄今从原生质体培养成完整植株已近100种植物，其中药用植物有石刁柏、石龙芮、南洋金花、颠茄等10余种。
, 百拇医药
目前，已经从原来不能杂交的植物烟草和龙葵、曼陀罗和颠茄、胡萝卜和明党参等获得种间杂种植株和种内杂种植株。尽管这些杂种植株在结实性、遗传稳定性方面还有一些问题尚待解决，但是使原来不能杂交的不同种植物能够培育成体细胞杂交种，仍将在育种上有一定的发展前景。
在植物基因工程方面，由于人们对转基因植物作食物使用仍存在着不同意见和顾虑，其应用受到了限制，这在一定程度上影响了基因工作的进程。但是，在药用植物中这一顾虑往往可以打消，因为药用植物一般多是以提取某一个特定产物制成药物，所以只要对产物鉴定无误，人们就不会产生顾虑，因此转基因药用植物将比转基因食用植物具有更大的发展前景。
优良种苗的快速繁殖和工厂化生产
用植物组织培养进行优良种苗无性系的克隆化快速繁殖，是生物技术中实用性最强，应用可能性最大的一项基本技术，经过国内外科学家的努力，目前该技术已经相当成熟和完备。从育种工作本身来看，一个优良品种育成以后，为了尽快在生产上加以推广应用，产生效益，也需要有一个与之配套的加速繁殖技术，尤其是对于那些不能靠种子繁殖或种子繁殖较难的多年生植物，组织培养技术是一种理想的快速繁殖技术。目前在国内外已经报道过的植物组织培养成功的例子中，药用植物占有较大的比例。药用植物优质种苗的迅速克隆繁殖，无疑十分有益于中药材产量的提高和质量的稳定。另外，对于珍稀濒危药用植物的保护和利用方面也具有重要的应用价值和意义。
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生物技术在药用植物品种改良方面的应用潜力较大，研究面宽，方法技术也较多，以上只是述及了比较主要的一些方面，生物技术在中药现代化、育种方面的这些应用，有些技术已经比较成熟，可以尽快在研究和生产上采用，例如组织培养快速繁殖、脱毒技术、多倍体育种等可望在近期应用于生产，取得明显的增产效益，但是有些技术尚正处于基础理论研究逐步完善的过程中，离应用还有一段较长的时期，例如原生质体融合、试管授精、基因工程等方面尽管目前进展很快，前景诱人，但是还有许多基础理论研究和技术上的问题尚未解决，还有待于各国科学家去努力攻克。尤其是药用植物遗传基础方面的研究，工作量很大，这一方面是由于药用植物面广量大，品种多，另一方面是因为药用植物现有的基础研究还很薄弱，尤其关于药用植物有效成分的生物合成和遗传调控机理的研究还基本上属于空白。因此，对化学成分生成和遗传调控机理研究的深入，将对提高中药材有效化学成分、进一步提高中药产品的质量和疗效起到十分关键的作用。, http://www.100md.com(高山林)
胚乳培养
在组织培养中，植物的胚乳培养是产生三倍体植株的主要方法，因为胚乳是由精细胞和两个极核融合而产生的，因此是三倍性细胞，在适宜的培养条件下能诱发产生三倍体植株。从20世纪30年代开始，Lampe和Mills即着手进行玉米胚乳培养，三倍体植株往往表现出无籽，这对一部分药用植物是十分有益的性状，例如山茱萸、枸杞等。果核大、种子多会带来加工的困难，降低产量和质量，我国已成功地用枸杞胚乳诱发获得了染色体接近三倍体的植株，此外三倍体植株经自然加倍或秋水仙碱处理加倍可以产生六倍体，这也是产生多倍体植株的又一有效途径。
体细胞突变育种
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在植物组织培养中往往首先产生大量愈伤组织，这是一种非组织形式继续增殖的细胞团，往往包含了一些变异类型，由这些细胞进一步分化再生的植株就表现出性状上的变异，这种变异被通称为体细胞克隆变异。近10年来，该研究引起国内外学者的极大兴趣，至今已经将20种植物通过体细胞克隆变异途径选到150多个细胞突变系。筛选突变体对提高作物产量，提高药材中有效成分含量是行之有效的办法。在药用植物细胞培养中，筛选或诱发次生代谢产物高的体细胞突变系进而培养成高产细胞株，是提高细胞培养产物的有效途径。据报道，目前科学家已获得了几十种代谢产物，产量相当于或超过亲本植株的细胞，其中包括色素、维生素、生物碱和甾类等物质。日本学者从紫草愈伤组织细胞中筛选获得的一个高产细胞株，紫草素含量高达0.1%(鲜重)，相当于原植株含量的20倍。这些例子说明，在药用植物细胞培养生产药物中，利用体细胞变异进行高产细胞株的筛选是有较大增产潜力的。据报道，我国有学者用钴60射线照射诱变获得了三分三的愈伤组织变异体，生长速率比亲本高三倍，东莨菪碱含量高30%。
植物脱病毒培养育种
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病毒病的危害是影响药用植物产量和质量的重要因素，迄今为止，我国已经报道的药用植物病毒病有地黄病毒病、浙贝黑斑病、曼陀罗花叶病、八角莲花叶病、唐菖蒲花叶病、独角莲皱缩花叶病、太子参花叶病等10余种。由于病毒病的危害，药农大量使用农药，造成环境污染和药材质量下降，同时一般减产幅度在30%以上，成为药材生产上的重要障碍。对于病毒病，目前尚无真正有效的防治措施，但是利用植物茎尖分生组织的脱毒培养，可以成功地获得脱毒苗，有效地去除特定病毒，再通过组织培养克隆繁殖就可以获得大量脱毒优良种苗供生产上应用，并将大大减少或不必使用农药。这既保护了环境，又大大提高了中药材的质量和产量，产生明显的经济效益和社会效益。
日本学者曾针对川芎易受病毒侵染造成大幅度减产的问题，成功进行了川芎茎尖脱毒培养。在我国，药用植物分生组织脱毒工作也取好了较好的效果，如地黄通过茎尖培养选育得到了抗性强、经济效益较高的茎尖16号地黄脱毒新品系，并已在生产上推广；新疆大蒜经过分生组织培养脱毒后，大蒜单株蒜头比对照组明显增大。
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笔者应用生物技术先后进行了薄荷、生姜和大蒜的分生组织培养脱病毒工作，经试验对比，脱毒苗确实在生产中表现出长势强、产量高、味浓、抗病力强的优点。目前正在加速扩大繁殖，尽快在生产上示范推广。此外，脱毒苗的应用还将大大减少和避免农药的污染，这无疑对提高中药材的质量和产量将十分有利。
原生质体的培养、融合和植物基因工程
近年来，国内外广泛地开展了植物原生质体的研究工作，且进展迅速。原生质体不仅具有单个活细胞的全能性，而且具备两个独持优点。其一，原生质体是没有细胞壁的裸露细胞，易于摄取外来的遗传物质、细胞器以及其他载体，为高等植物的遗传转化等提供了有利的条件；其二，裸露的原生质体彼此可以融合，从而产生体细胞杂种，为植物育种开创了一条新的途径。上世纪60年代初，英国学者首次用酶法分离原生质体获得成功以来，经过各国科学家的努力，植物原生质体培养和融合取得了突破性的进展，迄今从原生质体培养成完整植株已近100种植物，其中药用植物有石刁柏、石龙芮、南洋金花、颠茄等10余种。
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目前，已经从原来不能杂交的植物烟草和龙葵、曼陀罗和颠茄、胡萝卜和明党参等获得种间杂种植株和种内杂种植株。尽管这些杂种植株在结实性、遗传稳定性方面还有一些问题尚待解决，但是使原来不能杂交的不同种植物能够培育成体细胞杂交种，仍将在育种上有一定的发展前景。
在植物基因工程方面，由于人们对转基因植物作食物使用仍存在着不同意见和顾虑，其应用受到了限制，这在一定程度上影响了基因工作的进程。但是，在药用植物中这一顾虑往往可以打消，因为药用植物一般多是以提取某一个特定产物制成药物，所以只要对产物鉴定无误，人们就不会产生顾虑，因此转基因药用植物将比转基因食用植物具有更大的发展前景。
优良种苗的快速繁殖和工厂化生产
用植物组织培养进行优良种苗无性系的克隆化快速繁殖，是生物技术中实用性最强，应用可能性最大的一项基本技术，经过国内外科学家的努力，目前该技术已经相当成熟和完备。从育种工作本身来看，一个优良品种育成以后，为了尽快在生产上加以推广应用，产生效益，也需要有一个与之配套的加速繁殖技术，尤其是对于那些不能靠种子繁殖或种子繁殖较难的多年生植物，组织培养技术是一种理想的快速繁殖技术。目前在国内外已经报道过的植物组织培养成功的例子中，药用植物占有较大的比例。药用植物优质种苗的迅速克隆繁殖，无疑十分有益于中药材产量的提高和质量的稳定。另外，对于珍稀濒危药用植物的保护和利用方面也具有重要的应用价值和意义。
, http://www.100md.com
生物技术在药用植物品种改良方面的应用潜力较大，研究面宽，方法技术也较多，以上只是述及了比较主要的一些方面，生物技术在中药现代化、育种方面的这些应用，有些技术已经比较成熟，可以尽快在研究和生产上采用，例如组织培养快速繁殖、脱毒技术、多倍体育种等可望在近期应用于生产，取得明显的增产效益，但是有些技术尚正处于基础理论研究逐步完善的过程中，离应用还有一段较长的时期，例如原生质体融合、试管授精、基因工程等方面尽管目前进展很快，前景诱人，但是还有许多基础理论研究和技术上的问题尚未解决，还有待于各国科学家去努力攻克。尤其是药用植物遗传基础方面的研究，工作量很大，这一方面是由于药用植物面广量大，品种多，另一方面是因为药用植物现有的基础研究还很薄弱，尤其关于药用植物有效成分的生物合成和遗传调控机理的研究还基本上属于空白。因此，对化学成分生成和遗传调控机理研究的深入，将对提高中药材有效化学成分、进一步提高中药产品的质量和疗效起到十分关键的作用。, http://www.100md.com(高山林)