高文遠 肖培根

古人云：“巧婦難為無米之炊。”再好的中醫開出的處方，如果沒有好的藥材，也不能醫治病人的疾患；再好的制藥廠，如果沒有優質的原料藥材，也不能生產出安全有效的中成藥。隨著我國經濟的迅猛發展，特別是中醫藥產業的快速發展，國內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。為了應對目前嚴峻的資源壓力，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。中藥生物工程技術可以協助中藥栽培和野生撫育，在解決中藥資源問題上發揮重要作用。

應用1：生產優質藥用植物種苗

無論是中藥材的栽培還是中藥材的野生撫育，都需要優質的藥用植物種苗，采用常規的栽培技術有時很難達到大量快速培育優質種苗的目的。藥用植物的栽培與農作物的栽培相比，其品種的性狀往往不穩定，容易造成所生產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量不穩定，質量不及野生甘草。

采用生物技術中的快速繁殖技術，可以達到快速生產優質種苗的目的。一種方法是利用藥用植物的外植體誘導出愈傷組織，通過愈傷組織進一步誘導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胞胚的途徑，即首先誘導出愈傷組織，然后誘導出大量的體細胞胚，由體細胞胚再形成大量的小植株。

在這些培養過程中，要注意幾個關鍵的技術環節：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行愈傷組織的誘導；二是選擇適宜的培育條件進行種苗地上部分和根的誘導，或者進行體細胞胚的誘導，這些條件包括培養基、碳源、氮源、植物生長調節劑以及培養的溫度和光照等；三是培育出的種苗向田間的過渡轉移問題，這是整個生物工程技術生產種苗的最關鍵環節。這個過程也可以稱為煉苗，煉苗常在溫室內進行，選擇適宜的培育基質和煉苗時間很重要，還有就是適當地澆水和施肥。

這項技術已經在一些藥用植物上得到了很好的應用。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十分緊缺，目前我國的降香原料主要靠進口。海南洋浦生物工程公司利用生物技術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行煉苗并使其生長到一定的高度，然后移栽到森林中進行野生撫育。

用生物工程技術快速繁殖藥用植物的優良種苗，不僅對于處于瀕危狀態的藥用植物很重要，而且對于雖然不是瀕危但已經大田栽培的藥用植物也同樣重要。因為利用生物工程技術可以快速繁殖出整齊一致的大量優質種苗，這已經在農業生產上的甘蔗、香蕉以及花卉的生產上大量應用，在藥用植物大田栽培上也有很大的應用潛力。目前，某些藥用植物的栽培已經開始嘗試此項技術，如丹參、地黃等優質種苗的培育。當前在我國，通過生物工程技術結合無土培養技術快速繁殖優良的種苗用于大宗中藥材的栽培，是應抓緊完成的工作。

應用2：生產中藥的活性成分

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，在反應器中培養藥用植物的細胞、組織或者器官，可以直接快速地獲得藥用植物的活性成分，節約對原料藥材的使用，同時在大規模培養條件下，大大降低生產成本。

采用生物工程技術生產藥用植物的活性成分，最成功的例子是紫草細胞培養生產紫草素，節約了大量的土地和資源。日本和我國香港在高麗參的細胞培養方面也已經成功地實現了工業化，特別是日本反應器的規模比較大。韓國在高麗參的不定根培養方面探索出了一條很好的工業化道路，而且用培養出的高麗參開發出了一系列的產品。韓國在高麗參不定根方面的成功有兩個因素：一是培養不定根；二是制了適宜于不定根培養的反應器。我國天津等地的蟲草菌大規模培養也開展得很成功，發酵罐的規模已經達到了30噸。此外，黃芪、三七、紅豆杉、雪蓮、丹參、甘草等的細胞培養也已朝工業化邁進。

采用生物工程技術生產藥用植物的活性成分，要注意以下幾個關鍵的技術環節。第一個關鍵環節是外植體的選擇，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。先誘導無菌苗，利用無菌苗誘導愈傷組織，然后再進行下一步的工作，往往成功率比較高。

第二個關鍵環節是在愈傷組織誘導成功后，決定是進行細胞的懸浮培養還是進行不定根或者其他器官的培養。有的植物適宜于細胞培養，如紫草細胞培養生產紫草素；有的植物適宜于器官的培養，如人參不定根的培養。

第三個關鍵環節是在搖瓶培養階段，系統地優化培養條件。與藥用植物的快速繁殖相似，這些條件包括培養基、碳源、氮源、植物生長調節劑以及培養的溫度和光照等，決定著放大培養的成敗。除了上述條件外，還要注意有效成分誘導子的應用，誘導子可以是有機成分，也可以是無機成分。如在人參的不定根培養過程中，采用了茉莉花酸甲酯作為誘導子，使人參皂苷Rb的量大大提高。值得注意的是，往往有利于培養材料生物量積累的因素，不利于有效成分的量提高。

第四個關鍵環節是培養物的放大培養，從搖瓶轉到反應器中進行培養，從小的反應器到比較大的反應器。目前使用的反應器，基本都是用來培養微生物的發酵罐，這種發酵罐用來培養藥用真菌類比較適宜，如靈芝菌或者蟲草菌的培養，但用來培養植物的細胞和器官有很多地方需要加以修改。此外，有的藥用植物培養材料需要光照培養，這與活性成分的合成有關，這樣在反應器中就要有光頭系統。

第五個關鍵環節是反應器培養物不同批次產物的質量穩定問題，也就是所含有效成分的量是否穩定問題。目的產物往往是次生代謝產物，現在對許多活性成分的次生代謝途徑和基因表達還不清楚，這給確定培養條件帶來一定的困難。如在人參的細胞培養過程中，其器官培養的方法，直接生產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。

采用組織培養方法生產的愈傷組織或者細胞，其小分子有效成分的量往往不如大田生產的原料藥材，但從產品研究的角度來看，比較適宜于化妝品的開發，可能是其木質部成分的量比較少的緣故。因此，建議通過安全性評價的方法來規定這些培養物的應用范圍，比如在保健品和化妝品中的應用等。在當前情況下，這兩方面的工作是藥用植物生物工程技術最需要開展的工作。隨著工作的不斷深入，應當進一步在基因工程育種、與活性成分相關的功能基因、活性成分的次生代謝途徑等方面開展研究。