中藥資源開發(fā)：生物工程技術(shù)大有可為

高文遠(yuǎn) 肖培根

古人云：“巧婦難為無米之炊?！痹俸玫闹嗅t(yī)開出的處方，如果沒有好的藥材，也不能醫(yī)治病人的疾患；再好的制藥廠，如果沒有優(yōu)質(zhì)的原料藥材，也不能生產(chǎn)出安全有效的中成藥。隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，特別是中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，國內(nèi)外對中藥資源的需求在迅速增加，這給瀕危的藥用植物資源帶來了毀滅性的危害。為了應(yīng)對目前嚴(yán)峻的資源壓力，我國采取了中藥材栽培和野生撫育等多種手段，但這些不能完全解決中藥資源緊缺的問題。中藥生物工程技術(shù)可以協(xié)助中藥栽培和野生撫育，在解決中藥資源問題上發(fā)揮重要作用。

應(yīng)用1：生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)藥用植物種苗

無論是中藥材的栽培還是中藥材的野生撫育，都需要優(yōu)質(zhì)的藥用植物種苗，采用常規(guī)的栽培技術(shù)有時(shí)很難達(dá)到大量快速培育優(yōu)質(zhì)種苗的目的。藥用植物的栽培與農(nóng)作物的栽培相比，其品種的性狀往往不穩(wěn)定，容易造成所生產(chǎn)藥材品種的不均一性。如目前甘草的栽培，種子種苗的性狀很不一致，造成了栽培甘草的質(zhì)量不穩(wěn)定，質(zhì)量不及野生甘草。

采用生物技術(shù)中的快速繁殖技術(shù)，可以達(dá)到快速生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)種苗的目的。一種方法是利用藥用植物的外植體誘導(dǎo)出愈傷組織，通過愈傷組織進(jìn)一步誘導(dǎo)出種苗的地上部分和根，形成許多小的植株；另一種方法是利用體細(xì)胞胚的途徑，即首先誘導(dǎo)出愈傷組織，然后誘導(dǎo)出大量的體細(xì)胞胚，由體細(xì)胞胚再形成大量的小植株。

在這些培養(yǎng)過程中，要注意幾個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)：一是外植體的選擇，要選擇生長旺盛、有效成分量高的外植體進(jìn)行愈傷組織的誘導(dǎo)；二是選擇適宜的培育條件進(jìn)行種苗地上部分和根的誘導(dǎo)，或者進(jìn)行體細(xì)胞胚的誘導(dǎo)，這些條件包括培養(yǎng)基、碳源、氮源、植物生長調(diào)節(jié)劑以及培養(yǎng)的溫度和光照等；三是培育出的種苗向田間的過渡轉(zhuǎn)移問題，這是整個(gè)生物工程技術(shù)生產(chǎn)種苗的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)。這個(gè)過程也可以稱為煉苗，煉苗常在溫室內(nèi)進(jìn)行，選擇適宜的培育基質(zhì)和煉苗時(shí)間很重要，還有就是適當(dāng)?shù)貪菜褪┓省?/p>

這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在一些藥用植物上得到了很好的應(yīng)用。降香是一種重要的南方中藥材，由于過度采伐和其他因素，我國的降香資源已經(jīng)十分緊缺，目前我國的降香原料主要靠進(jìn)口。海南洋浦生物工程公司利用生物技術(shù)在降香種苗的快速繁殖方面取得了可喜的成績。他們首先通過組織培養(yǎng)的方法，大量地繁殖出整齊一致的降香小苗，然后在溫室中成功地對其進(jìn)行煉苗并使其生長到一定的高度，然后移栽到森林中進(jìn)行野生撫育。

用生物工程技術(shù)快速繁殖藥用植物的優(yōu)良種苗，不僅對于處于瀕危狀態(tài)的藥用植物很重要，而且對于雖然不是瀕危但已經(jīng)大田栽培的藥用植物也同樣重要。因?yàn)槔蒙锕こ碳夹g(shù)可以快速繁殖出整齊一致的大量優(yōu)質(zhì)種苗，這已經(jīng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的甘蔗、香蕉以及花卉的生產(chǎn)上大量應(yīng)用，在藥用植物大田栽培上也有很大的應(yīng)用潛力。目前，某些藥用植物的栽培已經(jīng)開始嘗試此項(xiàng)技術(shù)，如丹參、地黃等優(yōu)質(zhì)種苗的培育。當(dāng)前在我國，通過生物工程技術(shù)結(jié)合無土培養(yǎng)技術(shù)快速繁殖優(yōu)良的種苗用于大宗中藥材的栽培，是應(yīng)抓緊完成的工作。

應(yīng)用2：生產(chǎn)中藥的活性成分

這些年來，我國出口了大量的中藥提取物，消耗了大量的中藥材資源。利用生物工程技術(shù)，在反應(yīng)器中培養(yǎng)藥用植物的細(xì)胞、組織或者器官，可以直接快速地獲得藥用植物的活性成分，節(jié)約對原料藥材的使用，同時(shí)在大規(guī)模培養(yǎng)條件下，大大降低生產(chǎn)成本。

采用生物工程技術(shù)生產(chǎn)藥用植物的活性成分，最成功的例子是紫草細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)紫草素，節(jié)約了大量的土地和資源。日本和我國香港在高麗參的細(xì)胞培養(yǎng)方面也已經(jīng)成功地實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，特別是日本反應(yīng)器的規(guī)模比較大。韓國在高麗參的不定根培養(yǎng)方面探索出了一條很好的工業(yè)化道路，而且用培養(yǎng)出的高麗參開發(fā)出了一系列的產(chǎn)品。韓國在高麗參不定根方面的成功有兩個(gè)因素：一是培養(yǎng)不定根；二是制了適宜于不定根培養(yǎng)的反應(yīng)器。我國天津等地的蟲草菌大規(guī)模培養(yǎng)也開展得很成功，發(fā)酵罐的規(guī)模已經(jīng)達(dá)到了30噸。此外，黃芪、三七、紅豆杉、雪蓮、丹參、甘草等的細(xì)胞培養(yǎng)也已朝工業(yè)化邁進(jìn)。

采用生物工程技術(shù)生產(chǎn)藥用植物的活性成分，要注意以下幾個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)。第一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)是外植體的選擇，除了選擇有效成分量高、生長旺盛的外植體，還要注意外植體的生長時(shí)間和部位。一般說來，使用有效成分量高的藥用植物種子。先誘導(dǎo)無菌苗，利用無菌苗誘導(dǎo)愈傷組織，然后再進(jìn)行下一步的工作，往往成功率比較高。

第二個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)是在愈傷組織誘導(dǎo)成功后，決定是進(jìn)行細(xì)胞的懸浮培養(yǎng)還是進(jìn)行不定根或者其他器官的培養(yǎng)。有的植物適宜于細(xì)胞培養(yǎng)，如紫草細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)紫草素；有的植物適宜于器官的培養(yǎng)，如人參不定根的培養(yǎng)。

第三個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)是在搖瓶培養(yǎng)階段，系統(tǒng)地優(yōu)化培養(yǎng)條件。與藥用植物的快速繁殖相似，這些條件包括培養(yǎng)基、碳源、氮源、植物生長調(diào)節(jié)劑以及培養(yǎng)的溫度和光照等，決定著放大培養(yǎng)的成敗。除了上述條件外，還要注意有效成分誘導(dǎo)子的應(yīng)用，誘導(dǎo)子可以是有機(jī)成分，也可以是無機(jī)成分。如在人參的不定根培養(yǎng)過程中，采用了茉莉花酸甲酯作為誘導(dǎo)子，使人參皂苷Rb的量大大提高。值得注意的是，往往有利于培養(yǎng)材料生物量積累的因素，不利于有效成分的量提高。

第四個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)是培養(yǎng)物的放大培養(yǎng)，從搖瓶轉(zhuǎn)到反應(yīng)器中進(jìn)行培養(yǎng)，從小的反應(yīng)器到比較大的反應(yīng)器。目前使用的反應(yīng)器，基本都是用來培養(yǎng)微生物的發(fā)酵罐，這種發(fā)酵罐用來培養(yǎng)藥用真菌類比較適宜，如靈芝菌或者蟲草菌的培養(yǎng)，但用來培養(yǎng)植物的細(xì)胞和器官有很多地方需要加以修改。此外，有的藥用植物培養(yǎng)材料需要光照培養(yǎng)，這與活性成分的合成有關(guān)，這樣在反應(yīng)器中就要有光頭系統(tǒng)。

第五個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)是反應(yīng)器培養(yǎng)物不同批次產(chǎn)物的質(zhì)量穩(wěn)定問題，也就是所含有效成分的量是否穩(wěn)定問題。目的產(chǎn)物往往是次生代謝產(chǎn)物，現(xiàn)在對許多活性成分的次生代謝途徑和基因表達(dá)還不清楚，這給確定培養(yǎng)條件帶來一定的困難。如在人參的細(xì)胞培養(yǎng)過程中，其器官培養(yǎng)的方法，直接生產(chǎn)藥用植物的活性成分，以皂苷的量在不同批次之間往往有差異。

采用組織培養(yǎng)方法生產(chǎn)的愈傷組織或者細(xì)胞，其小分子有效成分的量往往不如大田生產(chǎn)的原料藥材，但從產(chǎn)品研究的角度來看，比較適宜于化妝品的開發(fā)，可能是其木質(zhì)部成分的量比較少的緣故。因此，建議通過安全性評價(jià)的方法來規(guī)定這些培養(yǎng)物的應(yīng)用范圍，比如在保健品和化妝品中的應(yīng)用等。在當(dāng)前情況下，這兩方面的工作是藥用植物生物工程技術(shù)最需要開展的工作。隨著工作的不斷深入，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步在基因工程育種、與活性成分相關(guān)的功能基因、活性成分的次生代謝途徑等方面開展研究。