淺談藥用植物基因工程研究和應(yīng)用

1、淺談藥用植物基因工程研究和應(yīng)用 基因工程技術(shù)已滲透到人類生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域，其以巨大的生命力發(fā)揮重大的影響，下面是搜集的一篇探究藥用植物基因工程的，歡迎閱讀查看。 生物技術(shù)的發(fā)展為藥用植物的研究和中藥現(xiàn)代化的發(fā)展提供了重要機(jī)遇。植物基因工程與人類生活密切相關(guān)，它將給植物育種帶來革命性的變革。植物基因工程研究的關(guān)鍵問題是向植物中轉(zhuǎn)移外深基因，它主要涉及植物受體的選擇和基因轉(zhuǎn)移方法的探索。 藥用植物不僅本身作為藥物應(yīng)用于傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)保健和治療中，而且可作為化學(xué)藥品的原料。因此，藥用植物的生產(chǎn)在我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展體系中具有戰(zhàn)略意義1。然而，由于生態(tài)環(huán)境的破壞、土地和其他自然資源的減少和惡化、生產(chǎn)效率和技術(shù)水

2、平的低下，使我國藥用植物生產(chǎn)面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。藥用植物的平均產(chǎn)量遠(yuǎn)低于其潛在的最高值，其原因之一是它們并不總是生活在最適宜的環(huán)境中，在生長發(fā)育過程中受到各種逆境及有害生物的影響，為了防治病蟲等危害，每年使用大量的化學(xué)農(nóng)藥，生產(chǎn)成本升高，而且農(nóng)藥殘留及環(huán)境污染問題日益突出。因此，只有借助于先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段，提高藥用植物的生產(chǎn)效率和品質(zhì)，才能減輕資源的壓力，增強(qiáng)我國藥用植物產(chǎn)業(yè)的競爭力。其中，基因工程在藥用植物上的應(yīng)用是較為快捷和有前途的手段之一。植物抗性基因工程是根據(jù)分子遺傳學(xué)原理，培育具有特定抗性的植物新品種的生物技術(shù)，包括植物抗病基因工程、植物抗蟲基因工程、植物抗除草劑基因工程和植物抗逆基因

3、工程。抗性基因工程技術(shù)的成功應(yīng)用，將有利于選育抗病、抗蟲等轉(zhuǎn)基因藥用植物，對(duì)于保證藥材的產(chǎn)量和質(zhì)量，減少環(huán)境污染有著重要意義。 用于植物細(xì)胞外源基因?qū)氲姆椒ê图夹g(shù)很多，其中土壤農(nóng)桿菌介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)是研究最多、機(jī)理最清楚、技術(shù)方法最成熟的基因轉(zhuǎn)化途徑。迄今所獲得的200多種轉(zhuǎn)基因植物有80%以上是利用根癌農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化系統(tǒng)產(chǎn)生的2-3。藥用植物轉(zhuǎn)基因研究中，除了農(nóng)桿菌介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)以外，利用其他方法轉(zhuǎn)化成功的報(bào)道還比較少。藥用植物有別于農(nóng)作物，它們的有效成分是植物細(xì)胞的次生代謝產(chǎn)物，這一特點(diǎn)決定了藥用植物與農(nóng)作物的遺傳轉(zhuǎn)化有著不同的側(cè)重點(diǎn)。 黃璐琦4和劉滌等5運(yùn)用植物轉(zhuǎn)移病毒外殼蛋白基因，植物病毒

4、的衛(wèi)星 DNA 基因和反義 RNA 等生物技術(shù)，提高了白花曼陀羅、八角蓮等藥用植物的抗煙草花葉病毒的能力，轉(zhuǎn)抗蟲害的-內(nèi)毒素基因獲得抗蟲害藥用植物。許鐵峰等6將抗除草劑基因Bar導(dǎo)入4倍體松藍(lán)葉片中獲得抗性株， 轉(zhuǎn)化植株表現(xiàn)出明顯的抗除草劑特性而不影響次生代謝物的產(chǎn)生。賀紅等7將柑桔衰退病毒外殼蛋白基因CTV-cp的農(nóng)桿菌 Ti 質(zhì)粒轉(zhuǎn)化植株并用AS(乙酰丁香酮)提高轉(zhuǎn)化效率，建立了農(nóng)桿菌介導(dǎo)的枳殼轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，為抗病毒育種奠定了基礎(chǔ)。 羅青等8將雪蓮花外源凝集素酶基因用農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)入寧夏枸杞獲得抗蚜蟲的轉(zhuǎn)基因枸杞。趙亞華等9將小鼠金屬硫蛋白基因用農(nóng)桿菌介導(dǎo)整合到枸杞基因組中獲得了富含鋅的轉(zhuǎn)基因枸

5、杞新品種。 防除田間雜草是保證農(nóng)業(yè)豐收的重要環(huán)節(jié)。目前廣泛使用的除草劑大部分為化學(xué)除草劑。由于農(nóng)作物對(duì)化學(xué)除草劑的抗性較低，大量使用化學(xué)除草劑會(huì)對(duì)作物造成一定程度的傷害。應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育抗除草劑的作物，不但可以減少使用化學(xué)除草劑，降低其在生態(tài)系統(tǒng)中的殘留污染，而且給輪作或間作作物的選擇以更大的靈活性。1983 年培育出第 1 例抗除草劑的轉(zhuǎn)基因煙草，1986 年被批準(zhǔn)進(jìn)入田間試驗(yàn)。截至目前，已獲得抗除草劑的轉(zhuǎn)基因大豆、棉花、油菜、小麥等。在抗除草劑作物的選育過程中，該技術(shù)所需的資金投入少、見效快、周期短，已逐漸引起農(nóng)業(yè)科研人員的興趣，預(yù)計(jì)到 2020 年除草劑品種將比現(xiàn)在的水平減少 10%1

6、5%。 病毒是影響農(nóng)作物生產(chǎn)的.一個(gè)重要因素。以馬鈴薯為例，馬鈴薯X病毒可造成10%的損失，馬鈴薯Y病毒可造成80%的損失。近幾年來，農(nóng)作物抗病育種的發(fā)展研究受到限制，主要是由于作物本身或近緣野生種中缺乏抗原的緣故。重組 DNA 技術(shù)的應(yīng)用為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了一個(gè)解決問題的新方法，該技術(shù)可相互轉(zhuǎn)移不同有機(jī)體的基因。1986年美國研究人員在番茄體內(nèi)轉(zhuǎn)入了煙草花葉病毒的外殼蛋白基因，培育出抗煙草花葉病毒的番茄植株，自此，抗黃瓜葉病毒的轉(zhuǎn)基因植株也陸續(xù)獲得成功。我國的一些研究人員也陸續(xù)利用轉(zhuǎn)基因方法培育出抗病毒煙草和抗病毒番茄，并且已開始進(jìn)行田間試驗(yàn)研究。 藥用植物有別于農(nóng)作物，它們的有效成分是植物細(xì)胞

7、的次生代謝產(chǎn)物。早在1987年，Haimll等就評(píng)述了毛狀根培養(yǎng)的優(yōu)越性，認(rèn)為毛狀根培養(yǎng)是一種非常有前途的培養(yǎng)方法，近年來毛狀根培養(yǎng)在許多藥用植物上獲得成功。利用發(fā)根農(nóng)桿菌Ri質(zhì)粒轉(zhuǎn)化形成的發(fā)狀根和根癌農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)化形成的冠癭瘤組織作為培養(yǎng)系統(tǒng)來生產(chǎn)有用的植物活性成分是當(dāng)今藥用植物生物技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一?？茖W(xué)家認(rèn)為親本植物能夠合成的次生代謝產(chǎn)物都可用毛狀根和冠癭瘤培養(yǎng)來生產(chǎn)，因此這是一條利用生物技術(shù)革新生產(chǎn)次生代謝產(chǎn)物的新的有效途徑。 基因工程可以將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，也可以改變內(nèi)源基因，只要找到需要?jiǎng)h除的基因即可。過敏反應(yīng)具有反應(yīng)迅速的特點(diǎn)，過敏原種類也很多。因此，防止發(fā)生過敏反應(yīng)也很

8、困難。基因工程可以直接作用于過敏源頭，即改變內(nèi)源基因使編碼的蛋白質(zhì)失去致敏性。也可以通過基因工程方法處理食品及其原料可降低其致敏性，從而降低過敏病人的不良反應(yīng)。反義技術(shù)可消除植物中內(nèi)源基因，使致敏基因沉默，從而降低植物性食品致敏性。 目前，基因工程技術(shù)已滲透到人類生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域，其以巨大的生命力發(fā)揮重大的影響，一些實(shí)驗(yàn)室技術(shù)和成果不斷地得到應(yīng)用，也將使地球的生物圈變得更加豐富多彩。 1賀紅，劉丹，謝建輝等. 藥用植物抗性基因工程研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景J. 中草藥，xx，41(4)：1-4. 2吳英，郭安平，孔華等. 藥用植物基因工程研究進(jìn)展J.熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)，xx，25(2)：46-53. 3汪國治. 利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)藥物J.生物技術(shù)通訊，xx(5) ：3640. 4黃璐琦. 展望分子生物學(xué)技術(shù)在生藥中的應(yīng)用J. 中國中藥雜志， 1995， 20(11)： 643-646. 5劉滌， 胡之壁， 宋純清. 傳統(tǒng)藥材生物技術(shù)研究是中藥現(xiàn)代化的重要內(nèi)容J. 國外醫(yī)藥?植物藥分冊(cè)， 1998， 13(6)： 245-245. 6許鐵峰， 唐克軒， 張漢明， 等. 抗除草劑基因?qū)胨谋扼w松藍(lán)J. 中草藥， xx， 26(5)： 313-314. 7賀紅， 韓美麗， 李耿光， 等. 農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化法構(gòu)建轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) CTV-cp 的枳殼植株J. 中國中藥雜志， xx， 26(1)：21-23