药物植物的生物工程研究

题目：药物植物的生物工程研究目录中文摘要……………………………………………………………………………....1中文关键词……………………………………………………………………………1英文摘要……………………………………………………………………………....1英文关键词……………………………………………………………………………2前言…………………………………………………………………………………....21药用植物组织培养的应用…………………………………………………………21.1我国药用植物组织培养技术的发展历史及现状…………………………………….31.2药用植物组织培养的优点…………………………………………………….....41.3影响药用植物组织培养与产生药效成分的因素……………………………….51.4药用植物组织培养中常见的问题及对策……………………………………….61.4.1玻璃化现象及对策……………………………………………………………..71.4.2外植体褐变及对策………………………………......…………………………82药用植物分子遗传标记简介………………………………………………………92.1Southern杂交为基础的DNA分子标记技术……………………………………..92.2PCR为基础的分子标记技术……………………………………..………............92.3重复序列为基础的分子标记技术……………………………………..………..92.4m-DNA为基础的分子标记技术……………………………………..………........92.5DNA序列分析(DNAsequencing)…………………………………..………......93药用植物次生代谢相关酶基因克隆的方法…………………………..………......93.1功能克隆方法…………………………......…………………………..................83.2表型克隆方法.........................................................................................................93.3转座子标签克隆方法………………......………………………….......................83.4图位克隆方法........................................................................................................9致谢..............................................................................................................................10参考文献......................................................................................................................11药物植物的生物工程研究摘要：最近几十年来，随着科学技术的迅猛发展，药用植物开始越来越多地应用于生物工程的研究领域中，人们对生物工程也有了更深层次的认识，新的科学技术和研究方法也不断被发明和使用，国家食品药品监督管理局每年都会公布大量的研究成果。利用生物工程进行药用植物组织培养，将改变传统的生产方式，解决过去用常规方法不能解决的问题；利用分子标记技术可改变药物植物的群体遗传结构；本文对药用植物的组织培养技术、药用植物的分子遗传标记、药用植物的基因克隆等方面的内容进行研究，并就一些内容的优点以及出现的问题进行综述。关键词：药用植物；组织培养；分子遗传标记；基因克隆TheprogressonbiologicalengineeringofmedicalplantMajorofpharmaceuticsDepartmentofPharmacyandFoodScienceGrade2008YAOHuiAbstract:Inrecentdecades，withtherapiddevelopmentofthescienceandtechnology,medicalplantstarttoincreasinglyapplytothestudyofthebiologicalengineeringarea,Thereisamoredeepenedunderstandingtothebiologicalengineeringbyindividuals,thenewsciencetechnologyandtheapproachforstudyingareconstantlyinventedandutilized,coupledwitheveryyearaabundantofstudyingresultswillbepublishedbySFDA.Throughmakinguseoftissue'scultivatedtechniquewillchangetheconventionalformofmanufacturingandthentackletheproblemthatfailtohandleinanormalmethods.Withtakingadvantageofthemolecularmarkertechniquecanalertthepopulationgeneticstructureofthemedicalplant;Thispassagewillmakingastudyingforthetissue'scultivatedtechnique,themolecularmarkertechnique,thegeneticcloningofmedicalplant,andoverviewsomeoftheadvantagesandquestions.Keyword:Medicalplant;Tissue'scultivated;Molecularmarkertechnique;Geneticcloning生物工程又称现代生物技术，是本世纪70年代兴起的高新技术领域。其主要内容有基因工程、微生物工程、细胞工程、酶工程及蛋白质工程等。由于我国中药资源达1.2万余种,其中药用植物有1.1万余种(含亚种、变种)[1]，所以说我国是药用植物资源最丰富的国家之一。鉴于此优势，我国加快了药用植物在生物工程中的发展脚步。随着药用植物在生物工程技术的发展和成熟，科学工作者们也取得了可喜的成绩。药用植物的组织培养作为生物制药的主要技术之一是生物工程研究开发和应用中最活跃、进展最快的领域,被公认为是21世纪最有前途的产业之一。随后，又开发了药用植物分子标记和功能基因克隆的新研究领域。本文对其研究状况进行了综述,以期为相关研究提供参考。1药用植物组织培养的应用1.1我国药用植物组织培养技术的发展历史及现状自1976年第一次国际药用植物会议在西德慕尼黑召开以来,使国际上掀起了一个研究药用植物组织培养的高潮[2]。在我国，罗士伟教授首先成功进行了人参的组织培养，随后在中药界作为先进生物技术的代表发展很快。1983年,我国第一届药用植物组织培养讨论会召开,当时我国已有30多个单位,100余人从事药用植物的组织培养研究。1986年,由我国科学工作者编写的名为《药用植物组织培养》的有关专著问世。进入90年代，由于迟迟看不到产业化的曙光，许多中药界的科学家渐渐退出了药用植物组织培养这一领域。值得高兴的是中药界的胡之璧院士等一批科学家一直坚持在这一领域不断探索，并取得了骄人的成绩。另外，丁家宜教授[3]以人参愈伤组织为原料开发出了畅销的化妆品，是我国药用植物组织培养开发产品方面的成功之作。近年来，随着我国国民经济的发展，药用植物的资源与环境问题越来越引起人们的重视，许多科学家又渐渐走人药用植物组织培养这一领域，并且取得了巨大的成绩:如培养方法已从固体、液体、悬浮培养,深层大罐发酵发展到液体连续培养;培养材料也从药用植物的根、茎、叶、胚、果实、种子等组织器官,这些器官诱导出的愈伤组织或冠瘿组织,一直发展到目前的细胞培养技术[4]。目前，药用植物组织培养的基本技术已经比较成熟，人们已经不仅仅满足于培养基的筛选、植物生长调节剂的配比、碳源和氮源的考察以及培养温度和光照等对培养物生长和次生代谢物合成影响的研究。大量的研究工作用于药用植物细胞在摇瓶和反应器中生长规律的探讨、细胞在反应器中的生长动力学考察、最佳供气候条件及对渗透压的影响、前体物质的饲喂和生物转化、诱导子的使用以及针对不同个体材料的反应器的研制等。同时，对药用植物次生代谢机理的研究逐渐深入，特别是对人参皂苷、紫杉醇、长春碱代谢机制的研究进展很快。诱导子的研究报道很多，使用其可以大大增加活性成分的合成。对于次生代谢机理的研究已经深入到活性成分代谢相关酶或关键酶的分子克隆和基因表达调控水平。相信代谢机制研究的“微观”与反应器培养研究的“宏观”的有机结合，将加快药用植物组织培养的产业化步伐。1.2药用植物组织培养的优点随着中药现代化的发展，对药用植物资源的用量不断增加。除野生采集外，药用植物的大田栽培是目前提供中药材的主要途径。但我国是世界上人均可耕地面积最少的国家之一，有限的可耕地资源用于种粮食尚且不足，再用大面积的土地种植药用植物，就一定会出现中药材栽培和农作物栽培用地间的矛盾。同时，为防虫害，药用植物的大田栽培往往需要使用大量的农药，造成严重的农药残留和重金属残留问题，药用植物的组织培养将会使这些问题得到有效的解决。与大田栽培相比药用植物的组织培养有如下优点[5]：（1）（1）药用植物组织培养可以在人为控制条件下进行，四季均可生产，不受地区、季节及有害生物的影响。由于培养在无菌条件下进行，因此可免除虫害和农药残留等问题的干扰，严格控制药材的质量，有利于实施大规模的工业生产。（2）（2）药用植物组织培养可以通过改善培养条件（如温度、光照时间、湿度等）和培养方式（愈伤组织培养、悬浮细胞培养等），找到科学培养生产的最佳条件，根据建立的不同培养条件，筛选高产细胞株。（3）（3）占地面积较少，便于工业化生产的进行，可合理调节细胞生产自动控制和代谢过程。个体差异小，有较短的生产周期，设备比较简单，能够节省人力、物力等，从而提高生产效率。（4）（4）可以进行特定的生物转化反应，大规模生产所需要的有效成分，通过对有效成分合成路线进行遗传操纵，提高所需物质的产量，通过加入或删除基因而改变药材（或有效成分）的遗传特性。植物细胞内存在多种酶包括羟基化酶、氧化酶、还原酶、甲基化酶、酯化酶、糖基转移酶、糖苷酶等，植物培养物作为一种生物反应器转化外源化合物，能够产生原植物所没有的甚至是至今自然界尚未发现的化合物。1.3影响药用植物组织培养与产生药效成分的因素人们利用药用植物防治疾病的历史已经非常悠久，药用植物之所以具有防治疾病的作用，是因为其含有药理活性成分，主要为酚类化合物、萜类化合物、含氮化合物三大类。对其药效成分的影响因素包括物理因素和化学因素。（1）（1）物理因素①光照：例如，在人参色素自养型细胞培养中发现，白光对培养细胞中花青苷的积累有较好的促进作用，蓝光促进作用次之；而红光、黄光却有抑制作用，影响花青苷在细胞中的形成。不同光质对洋地黄组织培养中强心苷的形成与积累都有影响，蓝光照射下，强心苷含量最高；而在黄光、红光、绿光及黑暗条件下，其强心苷与叶绿素含量均很低。光照射能明显促进长春花细胞中花青苷、蛇根碱、泻花碱、文朵宁、长春花碱的形成；近紫外光照射能明显增加二聚体生物碱的含量，但大大降低文朵宁和长春花碱含量；暗培养下阿吗碱含量比蛇根碱含量高。延胡索在6,7-V加2,4-D1.0mg·L-1、IAA1mg·L-1等培养基中于光照与黑暗条件下培养30天