药用植物生物工程技术研究进展
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药用植物东革阿里的研究进展*凌敏1,2何春梅1高健敏1,2王洪峰1(1.广东省林业科学研究院,广东广州510520;2.广州中医药大学,广东广州510405)摘要东革阿里广泛分布于东南亚,是具有抗癌、抗疟疾、改善男性性功能障碍等作用的药用植物。
文章主要从植物生物学和生态学特征、化学成分、药理作用、繁殖技术、次生代谢产物的生产等5个方面对其近年来的研究进展进行了综述,并对今后的研究方向进行了展望。
关键词东革阿里;化学成分;药理作用;繁殖;次生代谢产物中图分类号:S792文献标识码:A文章编号:1006-4427(2013)06-0066-08Research Progresses on Eurycoma longifoliaLING Min1,2HE Chunmei1GAO Jianmin1,2WANG Hongfeng1(1.Guangdong Academy of Forestry,Guangzhou,Guangdong510520,China;2.Guangzhou University of Chinese Medicine,Guangzhou,Guangdong510405,China)Abstract Eurycoma longifolia is a kind of medicinal plant which can be used for its unique anticancer,antimalarial properties and improve the male sexual function in Southeast Asia.New progresses on E.longifolia a-round the world were reviewed,mainly including plant biological and ecological characteristics,chemical composi-tion,pharmacological action,cultivation,secondary metabolites production,and study trends in the future.Key words Eurycoma longifolia;chemical composition;pharmacological activity;cultivation;secondary metabolites东革阿里(Eurycoma longifolia)为苦木科(Simaroubaceae)东革阿里属(Eurycoma)植物,在原产地被称为马来西亚人参、乡土人参、天然伟哥等,常以根入药,具有抗癌、抗疟疾、改善男性性功能障碍等功效,在印度尼西亚、越南、马来西亚等东南亚国家广泛分布。
青蒿组织培养研究进展青蒿组织培养研究是指通过无菌培养技术,将青蒿(Artemisia annua)植物的不同部位(如茎、叶、根等)进行分离培养和继代培养,以获得大量高品质的青蒿植株,并用于药物研究和生产。
青蒿植物是一种重要的药用植物,其叶片中富含抗疟疾活性成分青蒿素,具有抗疟疾、抗病毒、抗菌、抗肿瘤等多种药理作用。
青蒿组织培养研究对于提高青蒿素的产量和质量,以及药物开发具有重要意义。
1. 培养基优化:青蒿培养基中的主要元素和生长因子对于培养品质的影响巨大。
研究者通过改变培养基的成分和浓度,优化培养基的配方,以获得更好的生长和分化效果。
目前,T002#、MS、B5等培养基被广泛应用于青蒿组织培养研究。
2. 愈伤组织的诱导和分化:青蒿组织培养的第一步是愈伤组织的诱导。
研究者通过调整培养基中的激素,如植物生长素和细胞分裂素的类型和浓度,可以有效地诱导青蒿胚性愈伤组织的产生。
随后,通过调整激素的组合和浓度,可以促进愈伤组织的分化和发育,如诱导培养中的花芽、根、茎等不同组织。
3. 青蒿素的合成和积累:青蒿素是青蒿植物中的重要成分,研究者通过增加培养基中蛋白质、氮、钠、磷等元素的浓度,以及激素的类型和浓度,可以有效地提高青蒿素的合成和积累。
利用遗传工程技术,也可以通过转基因的方法,将青蒿素合成相关基因导入青蒿愈伤组织中,以提高其青蒿素的产量和质量。
4. 生物反应器培养:青蒿组织培养在传统的生物反应器中培养的方法已经越来越被重视。
传统的生物反应器培养方法可以有效地控制培养环境的条件,如温度、光照、湿度等,以及培养基的供应和废液的回收。
还可以利用生物反应器培养大规模的青蒿外植体和胚胎,以提高产量和质量。
青蒿组织培养研究通过优化培养基、诱导和分化愈伤组织、合成和积累青蒿素,以及应用生物反应器培养等方法,为青蒿素的产量和质量,以及青蒿药物的开发提供了重要的技术支持。
随着生物工程和遗传工程技术的发展,青蒿组织培养研究在未来有望进一步推进,并在世界范围内发挥更大的作用。
青蒿的研究进展四川农业大学农学院廖凯摘要:青蒿有着巨大的利用价值,青蒿素的研究和发展对人类对抗疟疾等寄生虫疾病有着重要的作用。
本文综述了今年来青蒿的研究进展,并对青蒿产业的发展,特别是青蒿素产业的发展做了进一步的展望。
关键词:青蒿,青蒿素,研究,提取工艺前言青蒿(Artemisia annua L.)为菊科蒿属植物,又名臭蒿,苦蒿,黄花蒿。
青蒿入药现存最早的记载为出土于马王堆汉墓的《五十二病方》。
东晋葛洪在《肘后备急方》中记录了青蒿治疗疟疾的方法“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁,尽服之”的记载,也是现存最早的用青蒿治疗疟疾的记载。
明代李时珍将青蒿分为青蒿和黄花蒿两种。
青蒿为一年生草本植物,其入药部分为干燥的地上部分,性寒味苦、辛,归肝、肾经。
具抗菌、解热、止咳、平喘之功效。
用于暑邪发热、阴虚发热、夜热早凉、骨蒸劳热、疟疾寒热、湿热黄疽等症。
20世纪七十年代,我国科学家自主研发了的青蒿素是其主要截疟成分。
随着疟原虫对奎宁等众多治疟药产生抗药性,青蒿素这类新型抗疟药被广泛应用与临床。
临床上主要用于治疗疟疾,急慢性支气管炎,呼吸道感染,神经性皮炎和皮肤真菌等多种疾病。
青蒿为二倍体植物,染色体基数为9,即2n=18。
青蒿适应能力强,广泛分布于世界各地。
在我过从海拔50米的沿海平原到海拔3000多米的青藏高原均有分布。
青蒿的生育期大约240天左右,10月下旬到次年5月均可播种。
1成分的研究1.1挥发油成分的研究青蒿入药,在我国已有数千年的历史,但主要作为解表药。
青蒿作为解表药,其主要作用与其所含的挥发油成分密切相关。
其挥发油成分随产地不同而有所不同,不同的生长时期起成分也是变化的。
尽管如此,但其主要成分大致相同。
陈伟民报道了青海产青蒿的挥发油主要含樟脑、蒿酮、龙脑、松油醇、桉叶油素和蒎烯等成分。
具文献报道,青蒿挥发油的得率一般为0.2%-0.25%。
青蒿挥发油的提取方法较多,主要有水蒸气蒸馏法和萃取法等。
董岩等采用水蒸气蒸馏法对比黄花蒿(A. annul)和青蒿(A. apiacea)挥发油成分做分析发现,青蒿和黄花蒿在挥发油成分上有较大差异。
生物技术在天然药物研发中的应用与创新在当今的医药领域,天然药物一直备受关注,而生物技术的迅猛发展为天然药物的研发带来了前所未有的机遇与创新。
生物技术作为一门多学科交叉的科学,涵盖了基因工程、细胞工程、发酵工程、蛋白质工程等多个领域,其在天然药物研发中的应用,不仅提高了药物研发的效率和成功率,还为解决一些重大疾病的治疗提供了新的思路和方法。
基因工程技术在天然药物研发中的应用具有重要意义。
通过基因工程,我们可以对药用生物的基因进行改造和重组,从而提高药用成分的产量和质量。
例如,紫杉醇是一种从红豆杉中提取的具有显著抗癌活性的天然药物,但红豆杉生长缓慢,紫杉醇含量极低。
利用基因工程技术,科学家将与紫杉醇合成相关的基因导入微生物中,使其能够大量合成紫杉醇的前体物质,再经过进一步的化学修饰,就可以获得高纯度的紫杉醇。
此外,基因工程还可以用于改良药用植物的性状,如增强其抗病虫害能力、提高对环境的适应性等,从而为稳定的药物来源提供保障。
细胞工程为天然药物的研发开辟了新的途径。
细胞培养技术是细胞工程中的一项重要手段,它可以实现药用植物细胞的大规模培养,从而摆脱对野生植物资源的依赖。
通过优化培养条件和培养基配方,可以使细胞在体外环境中高效地合成药用成分。
比如,人参皂苷是人参中的重要活性成分,利用细胞培养技术,可以获得大量的人参细胞,并从中提取高纯度的人参皂苷。
此外,细胞融合技术也在天然药物研发中发挥着作用。
通过将不同来源的细胞进行融合,可以获得具有新特性的杂种细胞,为发现新的药用成分提供可能。
发酵工程在天然药物的生产中也具有不可忽视的地位。
微生物发酵是发酵工程的核心,许多天然药物的有效成分可以通过微生物发酵来合成。
例如,某些抗生素就是通过微生物发酵生产的。
利用基因工程对微生物进行改造,可以使其合成原本无法产生的药用成分。
同时,发酵过程的优化控制,如温度、pH 值、溶氧等参数的调控,能够显著提高发酵效率和产物质量。
蛋白质工程在天然药物研发中的应用主要体现在对药物蛋白的改造和优化上。
龙胆苦苷生物合成途径研究进展作者:王彩云等来源:《江苏农业科学》2014年第03期摘要:龙胆苦苷属裂环烯醚萜类化合物,是传统中药龙胆的主要有效成分,具有抗炎、保肝、利胆、健胃、抗肿瘤等药理活性,其生物合成途径可分为异戊烯基焦磷酸合成、裂环番木鳖酸生物合成和龙胆苦苷生物合成3个阶段,受脱氧木酮糖-5-磷酸合成酶、脱氧木酮糖磷酸盐还原异构酶、细胞色素P450等多种酶的调控。
本文综述了近年龙胆苦苷生物合成及其调控机制的研究现状,旨在为龙胆苦苷生物合成及其调控机制的进一步研究提供参考。
关键词:龙胆苦苷;生物合成;MVA;MEP;转录因子中图分类号:R284.3 文献标志码:A 文章编号:1002-1302(2014)03-0004-06龙胆苦苷(gentiopicroside)广泛存在于龙胆科植物中,是滇龙胆(Gentiana rigescens)等药用植物中一类重要的次生代谢产物[1],也是龙胆泻肝丸等180多种中药产品的主要药效成分。
现代药理学研究证实,龙胆苦苷具有保肝、利胆、镇痛、抗炎、抗菌、健胃、抗肿瘤以及诱发神经轴突生长等作用[2-5]。
目前,龙胆苦苷主要从滇龙胆、秦艽(Gentiana macrophylla)等野生植物中提取,但随着龙胆苦苷需求量的剧增,野生药用植物不能完全满足市场需求[6]。
因此,对龙胆苦苷生物合成途径进行研究,利用基因工程、代谢工程等手段生产龙胆苦苷势在必行,明确龙胆苦苷的生物合成途径及其调控机制是利用生物技术手段生产龙胆苦苷的前提。
近年来,龙胆苦苷因其独特的药用价值以及在临床上的广泛应用[7],受到国内外学者的广泛关注,并在龙胆苦苷的提取、含量测定、含量影响因素、药代动力学[8]、生物转化[9]和结构修饰等方面取得了大量科研成果。
本文从目前已知的单萜生物合成途径出发,以近年的研究成果为依据,归纳出龙胆苦苷的基本合成途径,综述了龙胆苦苷的理化性质、生物合成途径以及该途径中关键酶的研究现状,以期为龙胆苦苷的开发和利用提供参考。
浅谈药用植物学的发展现状与发展趋势药用植物学是研究与利用植物中具有药用价值的化学成分和生物活性的科学。
随着人们对自然疗法和草药的兴趣不断增长,药用植物学在医药领域的重要性也日益凸显。
本文将就药用植物学的发展现状和发展趋势进行探讨。
一、药用植物学的发展现状1. 药用植物资源的丰富性:地球上有大量的植物物种,其中许多植物具有药用价值。
药用植物资源的丰富性为药用植物学的发展提供了坚实的基础。
2. 药用植物化学成分的研究:药用植物中含有丰富的化学成分,这些成分对人体具有一定的药理作用。
科学家们通过对药用植物中化学成分的研究,可以发现新的药物,并为新药的研发提供重要的依据。
3. 药用植物的药理活性研究:药用植物中的化学成分对人体的药理作用是药用植物学研究的重点之一。
科学家们通过对药用植物的药理活性进行研究,可以了解药用植物的作用机制,为药物的临床应用提供理论依据。
4. 药用植物的质量控制:药用植物的质量控制是保证药物疗效和安全性的重要环节。
现代药用植物学研究中,对药用植物的质量控制越来越重视,包括对药用植物的生长环境、采集时间、保存方法等方面进行研究,以确保药用植物的质量稳定性和一致性。
二、药用植物学的发展趋势1. 多学科交叉研究:药用植物学涉及多个学科领域,如植物学、化学、药理学等。
未来的发展趋势是加强不同学科之间的交流与合作,通过多学科的综合研究,推动药用植物学的发展。
2. 全球合作与资源共享:药用植物资源分布广泛,不同地区的药用植物具有独特的特性和药理活性。
未来的发展趋势是加强国际间的合作与资源共享,通过合作研究和资源交流,推动药用植物学的发展。
3. 先进技术的应用:随着科学技术的不断进步,现代药用植物学研究中涌现出许多新的技术手段,如基因工程、分子生物学、生物信息学等。
未来的发展趋势是加强先进技术的应用,以提高药用植物研究的效率和准确性。
4. 药用植物的可持续利用:药用植物的采集和利用对植物资源的保护和可持续发展提出了挑战。
医药化工化 工 设 计 通 讯Pharmaceutical and ChemicalChemical Engineering Design Communications·195·第47卷第5期2021年5月根际是指围绕在植物根系附近、受植物生长影响的土体,该区域也是植物和外界进行物质交换的重要场所。
在根际区域内还生存着许多的微生物,即根际微生物,其对于植物根系发育、植物生长有着非常重要的影响。
通过梳理药用植物和根际微生物之间的相互作用,不仅有利于研究活动的进一步深入,而且对于合理利用相互作用机制也有着积极的作用。
1 药用植物根际微生物的主要研究方法1.1 微生物平板培养法微生物平板培养法是一种很传统的研究方法,它使用不同营养成分的培养基对土壤可培养微生物进行培养分离,然后通过各种微生物菌落形态及其菌落数来测定微生物的数量及其类型。
微生物平板培养法廉价、易于操作,可以提供活的、异养类型的种群信息。
1.2 磷脂脂肪酸法磷脂脂肪酸(简称PLFA )是构成活体细胞膜的重要组成部分,其含量在正常生理条件下相对稳定且具有特异性,可作为微生物群落标记分析物,因此可以用 PLFA 的变化情况,对于待测样品中根际微生物种类、具体数量等内容进行测定,实验结果的准确性相对较高。
在实际应用过程中,利用 PLFA 法可以对许多药用植物进行检测,如红花根、党参等,而且该方法在使用过程中,不需要利用培养基进行微生物培养,可直接利用相关仪器测定群落的具体动态,操作过程的便捷性较强。
但是方法在使用期间很容易受到外界环境干扰,这也需要在测定中按要求完成抽样工作,以提高测定结果的准确性。
1.3 分子生物学技术在现阶段的发展过程中,分子生物学技术的成熟度也在不断提升。
目前应用较多的分子生物学技术包括PCR 扩增技术、变性梯度凝胶电泳技术、DNA 限制分析技术等,以PCR 扩增技术为例,该技术在应用过程中的检测原理在于,利用已知微生物基因序列来制作对应的匹配序列,利用该序列的特定性来识别根际中的微生物种类和数量,具备检测精准度高、兼容性强等优势,在很多药用植物检测中有着良好 应用。
生物技术在药用植物中的应用
生物技术在药用植物中的应用主要包括以下几个方面:
1. 基因工程育种:通过基因工程技术对药用植物的基因进行改良,使其具有更高的产量、更好的品质和更强的抗病性等特性。
例如,利用基因工程技术改良黄芪的基因,提高其对干旱和盐碱环境的适应能力,从而提高其产量和质量。
2. 细胞培养:利用细胞培养技术,可以在无土和无污染的条件下大规模生产药用植物的有效成分,提高其产量和质量。
例如,利用悬浮细胞培养技术,可以大规模生产中药材黄芩的有效成分。
3. 基因组学和转录组学研究:通过基因组学和转录组学研究,可以深入了解药用植物的基因组结构和基因表达规律,从而为药用植物的育种和药物开发提供重要的依据。
例如,利用转录组学技术研究人参的基因表达规律,发现其中一些基因与人参的药效有关。
4. 代谢工程:通过代谢工程技术,可以改变药用植物的代谢途径,增加其有效成分的产量和质量。
例如,利用代谢工程技术,可以提高紫锥菊中多酚类化合物的产量和质量,从而提高其药效。
总的来说,生物技术在药用植物中的应用可以提高药用植物的产量和质量,加速药物研发和生产,为人类健康事业做出贡献。
诱导子影响药用植物组织培养生产次生代谢产物的研究进展【摘要】药用植物次生代谢物在植物药效方面发挥重要作用,对植物外施诱导子可以诱导植物次生代谢物积累。
诱导子作为植物生长调节信号,可以调控植物新陈代谢途径,促进植物愈伤组织的正常生长发育,进而提高植物次生代谢产物的积累,在农业生产中具有广泛的应用价值。
文章重点就现阶段对于药用植物愈伤的研究概况及诱导子在其次生代谢产物合成过程中的功能机理等内容做一综述。
系统阐述了诱导子的分类、诱导子的作用机制以及诱导子对愈伤组织次生代谢产物累积的影响。
关键词:诱导子;药用植物;愈伤组织;次生代谢产物中国是药用植物资源最丰富的国家之一,对药用植物的发现、使用和栽培有着悠久的历史。
药用植物含有的微量的次生代谢物质,具有重要的药理活性作用,是医药、食品添加剂和工业产品的生产原料。
目前,药用植物主要以传统的人工栽培方式进行生产,生产周期长、成本高,难以满足中药资源不断增长的需求。
植物组织培养技术可在离体培养的微环境中,通过调节各种生长参数和因素控制植物成分的生长和生产,其中有些药用植物次生代谢产物含量大于或等于原植物的含量,如人参皂苷、紫杉醇、青蒿素等的离体培养生产已经达到了工业化水平。
通过代谢工程手段定向诱导目标次生代谢产物的合成,为药用植物次生代谢调控研究提供了新思路。
利用外源诱导子(elicitor)诱导细胞积累次生代谢产物,是目前植物次生代谢领域的研究热点。
诱导子能改变次生代谢途径中催化酶的活力,诱导植物体内关键酶基因表达,从而提高特定次生代谢产物的积累。
本文对目前应用广泛的非生物和生物诱导子影响药用植物组织培养生产次生代谢产物的研究进行系统综述,以期为系统认知和深入探索外源诱导子提高植物次生代谢产物的产量提供参考[1]。
1诱导子的定义与分类1.1诱导子的定义诱导子是一类特殊的触发因子,从广义上来讲,诱导子是能增强有关酶活力并改善细胞次生代谢水平的一种外部因素;从狭义上讲,诱导子是指一种信息,通过在植物细胞内的传导,诱导相关基因的表达从而引起植物的各种生化反应,改变细胞酶活力进而提高次生代谢产物含量。
药用植物内生菌在天然药物开发中的研究进展我国药用植物资源十分丰富,仅目前已知的药用植物种类约有12000 种[1],同时,具有地域特征明显、入药部位及形式多样、药用成分变化大等特点。
因药用植物存在活性成分含量低、生长周期长等特点,依靠传统栽培再开发生产天然活性药已不能满足人们的健康需求。
而与健康植物相伴生的植物内生菌,已被证明能影响宿主植物中天然活性物质的产生。
因此,在促进利用药用植物开发天然药物生产中更具有独特优势。
1 药用植物内生菌药用植物内生菌作为植物的共生体,伴随宿主植物生活史中的一定阶段或全部阶段而生存,是存在于健康植物的各种组织内部且不引发宿主植物感染的微生物[2],其包含内生细菌、内生真菌、内生放线菌。
多项研究已证实,药用植物内生菌对宿主植物生长具有促进作用[3],可增强抗逆性[4]及影响药效活性物质合成[5]的功效,并在此基础上开发出用于生物防治、天然药物生产等相关微生物制剂[6]。
2 内生菌影响药用植物产生药效活性化合物的机制2.1 内生菌产生药用活性成分近年来,科研人员不断从多种药用植物中分离出内生菌,并在培养物中发现含有与宿主植物相同或相似的活性成分。
其中,最著名的是Stierle[7]从短叶红豆杉中分离得出内生真菌(Taxomyces andreanae),并通过体外培养试验证实,和宿主植物相同其发酵液中,可产生抗肿瘤活性成分物质——紫杉醇。
同时,黄酮、生物碱、苯丙素类等抗肿瘤活性成分也相继被研究者们从其他内生菌发酵产物中提取得到。
另有一些内生菌合成药用活性物质能力,则需依靠宿主植物的内环境得以实现[8]。
喜树碱(Camptothecin,CPT)为抗癌物质,体外条件下发现喜树树皮内生的腐皮镰刀菌(F.solani)几乎无喜树碱合成能力,原因是该菌虽然能产生喜树碱的前体物质,但由于体外缺少来自宿主植物提供的异胡豆苷合成酶,因而不能有效合成喜树碱,这也是体外培养条件下,较多内生菌活力不稳定,甚至逐步消失,始终无法实现产生大量活性物质进而应用于工业化生产的原因之一[9-10]。
探讨中药功效成分合成生物学研究进展23800字中药(Chinese herbology、Traditional Materia Medica),是指在汉族传统医术指导下应用的药物。
中药按加工工艺分为中成药、中药材。
中药主要起源于中国,除了植物药以外,动物药如蛇胆,熊胆,五步蛇,鹿茸,鹿角等;介壳类如珍珠,海蛤壳;矿物类如龙骨,磁石等都是用来治病的中药。
少数中药源于外国,如西洋参。
[摘要] 中药功效成分是中药发挥防病治病等重要作用的主要活性物质,大多数的中药功效成分都来自药用生物次级代谢产物衍生物。
目前中药功效成分的获取主要是从源生物中直接提取,提取成本高,收益极低。
中药微生物合成生物学,通过在微生物中导入目标产物的合成途径,利用微生物进行发酵生产目标成分,是一项具有发展前景的中药活性物质获取途径。
通过异源宿主发酵大规模产中药功效成分,解决了中药功效成分含量低,提取分离困难,未来将极大缓解中药功效成分供需不足的局面。
该文从中药功效成分合成生物学实例进展以及中药功效成分合成生物学策略2个方面对中药功效成分合成生物学进行综述。
[关键词] 中药功效成分;合成生物学中药功效成分是中药发挥防病治病等功能的物质基础,其大多是来自药用植物的次生代谢产物或其衍生物,具有多种药理学活性,如抗癌,抗氧化,提高免疫力等。
根据生物活性的起源这些中药功效成分可分为苯丙烷类(phenylpropanoids)、异戊二烯类(isoprenoids)、多聚酮类(polyketides)、生物碱类(alkaloids)以及黄酮类(flavonoids)[1]。
不同种类的中药功效成分在药物开发中均有应用,如抗疟疾药物青蒿素,用于治疗阿兹海默症的石杉碱A,用于治疗感冒的麻黄素、抗癌药物喜树碱以及对埃博拉病毒感染具有治疗效果的粉防己碱,在治疗肥胖中有巨大潜力的南蛇藤醇等[24]。
这些例子都展示了中药功效成分在疾病治疗与防御以及其他未解决的疾病方面有很大的应用前景。
浅谈药用植物基因工程研究和应用摘要:生物技术的发展为药用植物的研究和中药现代化的发展提供了重要机遇。
植物基因工程与人类生活密切相关,它将给植物育种带来革命性的变革。
植物基因工程研究的关键问题是向植物中转移外深基因,它主要涉及植物受体的选择和基因转移方法的探索。
关键词:植物基因工程生物技术革命性中图分类号:r2 文献标识码:a 文章编号:1007-0745(2013)06-0052-021前言药用植物不仅本身作为药物应用于传统医学保健和治疗中,而且可作为化学药品的原料。
因此,药用植物的生产在我国的农业发展体系中具有战略意义[1]。
然而,由于生态环境的破坏、土地和其他自然资源的减少和恶化、生产效率和技术水平的低下,使我国药用植物生产面临严峻的挑战。
药用植物的平均产量远低于其潜在的最高值,其原因之一是它们并不总是生活在最适宜的环境中,在生长发育过程中受到各种逆境及有害生物的影响,为了防治病虫等危害,每年使用大量的化学农药,生产成本升高,而且农药残留及环境污染问题日益突出。
因此,只有借助于先进的科学技术手段,提高药用植物的生产效率和品质,才能减轻资源的压力,增强我国药用植物产业的竞争力。
其中,基因工程在药用植物上的应用是较为快捷和有前途的手段之一。
植物抗性基因工程是根据分子遗传学原理,培育具有特定抗性的植物新品种的生物技术,包括植物抗病基因工程、植物抗虫基因工程、植物抗除草剂基因工程和植物抗逆基因工程。
抗性基因工程技术的成功应用,将有利于选育抗病、抗虫等转基因药用植物,对于保证药材的产量和质量,减少环境污染有着重要意义。
用于植物细胞外源基因导入的方法和技术很多,其中土壤农杆菌介导的转化系统是研究最多、机理最清楚、技术方法最成熟的基因转化途径。
迄今所获得的200多种转基因植物有80%以上是利用根癌农杆菌转化系统产生的[2-3]。
药用植物转基因研究中,除了农杆菌介导的转化系统以外,利用其他方法转化成功的报道还比较少。
生物制药技术在制药工艺中的应用研究摘要:近年来随着科学技术的不断发展、社会经济的稳步增长,生物制药企业日渐增多,在这样的背景下,生物制药技术逐渐走入人们的视野。
生物制药技术主要是利用生物工程技术进行药物研发,它是现代生命科学与生物技术高度融合而产生的一种新型药物研发技术,从本质上来讲,它是一种通过生物技术对人体内部物质进行改造和加工的技术手段。
由于这种制药方式能够使药物成分更加天然、安全,充分发挥药物原有作用,吸引了很多研究者的注意。
生物制药技术主要包括基因工程制药、转化酶工程制药及细胞工程制药等类型。
本文就生物制药技术在制药工艺中的应用现状进行论述,并介绍生物制药技术在制药工艺中的应用创新。
关键词:生物制药技术;制药工艺;应用引言随着经济社会的发展,中国医疗卫生事业迅速发展,医疗水平快速提升,制药企业不断提升制药工艺和技术水平。
在此背景下,很多先进的生物制药技术被应用于制药工艺,提高了药品生产质量和效率。
文章主要探讨生物制药技术在制药工艺中的应用,希望能够为制药工艺的进一步发展提供参考。
1生物制药概述生物制药生产工艺与我国的传统中药的生产工艺有着较大的差别。
生物制药首先是从药用植物中提取分离出各种有效的化学成分或者经过化学反应生产出各种化学物质,也就是生产中用到的各种原料药,然后经过多个步骤的物理加工,例如混合、制粒、充填、压片、包装等工序,最终生产出可以方便服用的颗粒剂、胶囊剂、片剂等药物制剂。
生物制药中的原料药化学结构单一、种类繁多,是制剂中的有效成分,由化学合成、植物提取或生物技术所制备的病人无法直接服用的物质。
可简单划分为化学合成药、天然药物、生物药物。
化学合成药是以具有一定基本结构的天然产物或者结构简单的化合物为起始物料,经过一系列的化学反应制得的具有治疗诊断作用的原料药,化学合成药的生产可分为全化学合成、半合成、化学合成结合微生物(酶催化)合成。
天然药物即植物药可分成全(粗)提物—有效部位—有效组分(活性组合)—有效成分等四个层次,每个层次都有可能开发成药物。
药用植物生物工程技术研究进展
中草药在医药界有非常重要的地位,对人类的健康发挥着重要的作用,中草药的培植非常重要,在现如今的野生草药资源中,由于人类不加节制的开采,对中草药的多样性造成了破坏。
为了保证中草药的供应不间断,我们采用了大规模规范化的种植,不仅可以有效的保证中草药的供应,并且还保证了加工过程中的质量。
文章对药用植物的栽培技术、品种的选育以及控制过程进行了分析,并对其未来发展趋势做出了阐述。
标签:生物工程;药用植物;商业化种植
由于中草药的供应和人们的需求之间出现了矛盾,所以对于中草药的多样性以及生存环境日益成为人们关心的焦点。
虽然我们国家出台了关于对中草药的保护政策,在一定程度上可以起到监管保护的作用,但是并不能彻底的解决问题。
通过近些年的实践证明,实行大规模规范化的人工种植可以有效的解决药用植物的供应,并且对于中草药的加工制造过程还可以有效的控制。
通过人工种植中草药,可以有效的控制质量,对于药材的污染度以及基因的状况可以有效的控制。
并且人工种植还可以根据市场的实际需求来对种植的数量进行调整,有效的保证质量。
由于人工种植的中草药在市场中已经能够满足需求,所以就减少了对野生中草药的破坏,但是对于那些不太引人注意的品种,要对其进行市场预测,降低投资的风险。
1 药用植物栽培技术
对于药材的种植和一般的植物栽培不同,在培育技术和环境方面有更高的要求,所以这就需要投入更多的技术,提高技术含量。
对于药用植物的培育难点在于种子的发芽率低以及对生长环境的要求高,在发芽率方面主要是受到了机械设备的损坏或者是由真菌对其造成的感染,解决这个问题可以通过适合的保藏条件来解决,并且对培育的土壤环境进行改良,可以有效的提高种子的发芽率。
对于有些培育难度系数高的种子,可以通过人工授粉和液体培养的方式来解决,这种方法可以有效的提高种子的成活率以及发芽率,提高药用植物的质量。
2 优良品种的选育
在对药用植物的品种选育中,传统的育种技术发挥了重要的作用。
在新型技术中,发明了一种通过对种子表面的斑点进行激光照射来达到预期目标的方法,通过激光的照射,可以清晰的了解到种子的活性成分,并且可以对其中的活性与毒性成分进行区分,从而对其进行筛选,严格控制种子的质量,从而使其向着预期的目标发展,有效的降低了生产成本,并且提高了生产工艺。
遗传标记育种技术是在传统的育种技术中发展起来的,其在传统的育种技术中发挥着重要的作用,对于现代品种的选育也有重要的作用,在种子发育的早期,通过对基因的鉴别,可以发现和性状相似的基因,从而选出和预期一致的基因型
加速育种的过程,优化质量。
至今,利用分子标记对药用植物进行改良的报道仍相对较少,成功的例子如:AFLP和微卫星标记在大麻遗传育种和法医鉴定中的应用;利用ISSR分子标记技术研究药用植物野生或栽培种群的遗传多样性;Mandolino对大麻酯生物合成途径中两个关键酶的基因序列进行了测定;Delabays等利用青蒿素的遗传特性,开发出了其特异的分子标签用于标记辅助育种。
有理由相信,随着比较基因组学研究的进一步深入,还将对药用植物的研究和开发产生更加普遍的影响。
3 农艺性状的改造
通过改造DNA序列来调控植物的基因表达在当前已有一定的研究基础,抗除草剂、抗虫、抗病等转基因品种的开发仍然是当前药用植物生物工程研究中的重要领域之一。
有报道,Choi等通过转化膦丝菌素乙酰转移酶基因,获得了抗除草剂双丙氨膦和固杀草的转基因颠茄。
Punja等利用原生质体融合技术还得到了抗杀虫剂的龙葵和抗真菌病害的西洋参。
此外,生物工程技术在调控植物的生长发育方面也有广阔的利用价值。
Lee 将根瘤脓杆菌的rol基因转入到蒲公英中,明显提高了其微繁的毛状根培养物的发育速度;Kang等在蒿属Artemisia植物中表达细菌ipt基因,不仅促进了其内源的植物细胞分裂素等一系列激素的生成,还提高了叶绿素和青蒿素的产量。
4 活性成分含量的控制
对一般的农作物进行基因调控的首要目标是改造与疾病抗性和生长发育有关的农艺学特征,而对于药用植物来说,通过改造其生物合成途径而提高活性成分的含量则处于最重要的地位。
Stevenson等用根瘤脓杆菌基因转化薄荷的毛状根培养物,不仅提高了其毛状根中必需油成分的含量,还增强了其抵抗真菌感染的能力。
为了提高药效、降低有毒物质的含量和提高收获物中化学成分的稳定性,有必要对药用植物的生长条件进行严格地控制。
植物中次生代谢物的累积与温度、光照(如抗氧化剂)、协迫(如脯氨酸)、感染(如类黄碱素Flavanoids)和食草(如生物碱)等外界因素的影响有密切的关系。
例如,在高加索生长的颠茄中生物碱的含量为1.3%,瑞典生长的只有0.3%;阴生的胡椒薄荷Mentha piperata中必需油的总量及其薄荷醇的含量均比光照条件下生长的要低;与较高温度条件下生长的罂粟相比,较低温度下生长的罂粟中含有更多的吗啡,而生物碱的含量却低些。
另外,次生代谢物的累积还与土壤中的微生物群落和营养成分有关。
提高活性成分的含量是药用植物遗传控制的首要目标,但是目前人们对活性化合物生物合成途径的了解还很少,只有为数不多的合成酶的基因被分离出来,这对应用途径工程技术进行药用植物育种提出了严峻的挑战。
Zhang等通过过量表达东莨菪碱(Scopolamine)生物合成途径中催化两个限速反应的合成酶的基因,使得天仙子Hyoscyamus niger毛状根培养物中该化合物的产量提高了将近9
倍;Robbins等将天仙子中编码莨菪碱羧化酶的基因转化到颠茄中,也使得东莨菪碱(前体物为莨菪碱)的产量明显提高;Chitty在篙属植物中通过过量表达法尼基(Farnesyl)二磷酸合成酶的基因而将青蒿素的产量提高为原来的3倍。
在针对催化某一特定限速反应的酶的研究中,利用转录因子能够开启和关闭整个次级代谢途径的性质对其进行遗传改造,已经成为了一种新的研究药用植物途径工程的思路。
5 问题与展望
药用植物的种植对于中草药的供应提供了基本保障,有些人认为中药对人体的健康比较安全,因为是纯天然的绿色植物,对人体的危害小,但是也有一部分人认为通过人工培育出来的中草药是对农作物进行的改造,是转基因行为,存在一定的生态风险,所以不予肯定。
但是在现实中由于野生的中草药在多样性以及保护措施方面不利,无法满足市场的需求,所以说大规模规范化的人工种植必将成为未来的发展趋势。
在对中草药的种植培育方面,还应该加强技术上的投入,尽量的不破坏中草药原有的药性,保证药物的性能,最大程度的满足市场的需求。
参考文献
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