第九章現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)在藥用植物生產(chǎn)上的應(yīng)用課件

第九章現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)在藥用植物生產(chǎn)上的應(yīng)用

第一節(jié)藥用植物無公害栽培技術(shù)一、藥用植物無公害栽培發(fā)展動態(tài)

(一)無公害中藥材的概念無公害中藥材是指產(chǎn)地環(huán)境、生產(chǎn)過程和藥材質(zhì)量符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求，并經(jīng)有資格的認(rèn)證機(jī)構(gòu)認(rèn)證合格獲得認(rèn)證證書的未加工或者初加工的中藥材產(chǎn)品。

(二)無公害中藥材產(chǎn)品法規(guī)的形成和發(fā)展2003年9月19日制定并頒布了《中藥材生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范認(rèn)證管理辦法(試行)》和《中藥材GAP認(rèn)證檢查評定標(biāo)準(zhǔn)(試行)》，對中藥材生產(chǎn)過程有關(guān)的種植基地的土壤、空氣、水等環(huán)境條件及采收加工和貯藏運(yùn)輸?shù)榷加辛溯^為明確的要求。規(guī)范中藥材種植和加工技術(shù)是保證中藥材質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，減少農(nóng)藥殘毒和重金屬等外源性有害物質(zhì)污染是保證中藥材安全性的重要條件，這些構(gòu)成了藥用植物無公害栽培的核心內(nèi)容。第九章現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)在藥用植物生產(chǎn)上的應(yīng)用1二、藥用植物無公害栽培對生態(tài)環(huán)境的要求

中藥材是祖國藥學(xué)的寶貴遺產(chǎn)，其栽培地的環(huán)境質(zhì)量比一般食品的質(zhì)量更為重要。但國內(nèi)外尚未見有綠色藥用植物栽培及其環(huán)境評價的報道，暫可借鑒綠色食品的有關(guān)評價方法和體系進(jìn)行。

進(jìn)行藥用植物無公害栽培，栽培地的自然環(huán)境條件首先要符合要求，其中影響較大的因素主要是土壤、空氣和農(nóng)田灌水等。

(一)土壤

國家環(huán)保局1995年5月1日實(shí)施土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分為三級。2001年1月1日實(shí)施了農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)規(guī)范GB/T18202-2000，規(guī)定了農(nóng)田土壤環(huán)境監(jiān)測的布點(diǎn)采樣、分析方法、質(zhì)控措施、數(shù)理統(tǒng)計、成果表達(dá)與資料整編等技術(shù)內(nèi)容?！吨兴幉纳a(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范(試行)》，要求中藥材產(chǎn)地的環(huán)境應(yīng)符合國家相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，土壤應(yīng)符合土壤質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)?！吨兴幉纳a(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范研究與實(shí)踐指南》，其中"中藥材規(guī)范化種植研究的部分參考指標(biāo)"，可以作為藥用植物無公害栽培時對環(huán)境指標(biāo)要求的參考。二、藥用植物無公害栽培對生態(tài)環(huán)境的要求

中藥材是祖2(二)空氣

國家環(huán)保局1996年10月1日實(shí)施了環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3095-1996，環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分為三級。2000年12月1日實(shí)施了農(nóng)區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)規(guī)范NY/T397-2000，農(nóng)區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量評價一般以單項污染指數(shù)為主，可直接采用《GB9137-1988》和《GB3095-1996》中的污染物濃度限值劃分為三級；但當(dāng)區(qū)域內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量作為一個整體與其他區(qū)域空氣質(zhì)量比較，或同一個區(qū)域內(nèi)空氣質(zhì)量在不同歷史時段內(nèi)比較時，應(yīng)采用綜合污染指數(shù)評價，劃分為五級?！吨兴幉纳a(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范(試行)》要求中藥材產(chǎn)地的空氣應(yīng)符合大氣環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)。(二)空氣

國家環(huán)保局1996年10月1日實(shí)施了環(huán)境空3(三)農(nóng)田灌水國家環(huán)保局1992年10月1日實(shí)施了農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)GB5084-92，2000年12月1日實(shí)施了農(nóng)田水源環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)規(guī)范NY/T396-2000，在農(nóng)田灌溉過程中評價水質(zhì)，一般以單項污染指數(shù)為主，以區(qū)域內(nèi)灌溉水質(zhì)作為一個整體與外區(qū)域比較或與不同歷史時段比較時應(yīng)用綜合污染指數(shù)評價?！吨兴幉纳a(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范(試行)》要求中藥材產(chǎn)地的灌溉應(yīng)符合農(nóng)田灌溉水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)?！吨兴幉囊?guī)范化種植研究的部分參考指標(biāo)》指出：中藥材GAP生產(chǎn)基地水質(zhì)，可酌情選取3～5個點(diǎn)，定點(diǎn)取樣監(jiān)測。對于附近存在化工企業(yè)、垃圾場、生活污水排放口等情形的灌溉水源，應(yīng)根據(jù)污染的特點(diǎn)，適當(dāng)增加監(jiān)測指標(biāo)或增加取樣點(diǎn)。

(三)農(nóng)田灌水4三、無公害栽培管理技術(shù)(一)無公害中藥材生產(chǎn)的施肥技術(shù)1.無公害中藥材生產(chǎn)的施肥原則是：以有機(jī)肥為主，輔以其他肥料；以多元復(fù)合肥為主，單元素肥料為輔；以施基肥為主，追肥為輔。2.無公害中藥材生產(chǎn)的施肥技術(shù)主要包括以下幾個方面：注重施肥方式(2)注重肥料種類的選擇(3)開展進(jìn)行平衡配方施肥3.充分提高無機(jī)氮肥的有效利用率(二)無公害中藥材生產(chǎn)病蟲害防治技術(shù)

無公害中藥材生產(chǎn)病蟲害防治應(yīng)本著預(yù)防為主的指導(dǎo)思想和安全、有效、經(jīng)濟(jì)、簡便的原則，采取綜合防治的策略。即運(yùn)用農(nóng)業(yè)的、生物的、化學(xué)的、物理的方法及其他有效的生態(tài)手段，把病蟲害的危害控制在經(jīng)濟(jì)閾值以下。三、無公害栽培管理技術(shù)5第二節(jié)藥用植物現(xiàn)代設(shè)施栽培技術(shù)設(shè)施農(nóng)業(yè)是指具有一定的設(shè)施條件，能在局部范圍內(nèi)改善或創(chuàng)造出適宜的氣象環(huán)境因素，為動植物的生長發(fā)育提供良好的環(huán)境條件而進(jìn)行有效生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)。保護(hù)地栽培和無土栽培是現(xiàn)代設(shè)施栽培技術(shù)的集中體現(xiàn)。一、現(xiàn)代設(shè)施栽培在藥用植物上的應(yīng)用

(一)保護(hù)地栽培

(二)無土栽培

1.栽培基質(zhì)栽培基質(zhì)既有無機(jī)基質(zhì)、有機(jī)基質(zhì)，又有人工合成基質(zhì)。其中包括砂、石礫、珍珠巖、蛭石、巖棉、泥炭、鋸木削、稻殼、多孔陶粒、泡沫塑料、有機(jī)廢棄物合成基質(zhì)等?？偟恼f來，栽培基質(zhì)的基本要求是通氣又保濕。2.營養(yǎng)液營養(yǎng)液是無土栽培的核心部分，它是將含有各種植物必需營養(yǎng)元素的化合物溶解于水中所配置而成的溶液第二節(jié)藥用植物現(xiàn)代設(shè)施栽培技術(shù)6二、藥用植物現(xiàn)代設(shè)施栽培的發(fā)展趨勢

封閉式的強(qiáng)化快繁通風(fēng)育苗系統(tǒng)和自動監(jiān)測大規(guī)模培養(yǎng)系統(tǒng)是近年來農(nóng)業(yè)設(shè)施的新發(fā)展，在國外已應(yīng)用于花卉及農(nóng)作物的生產(chǎn)，該系統(tǒng)可用于21世紀(jì)藥用植物的栽培。這一栽培系統(tǒng)還可以和大田栽培系統(tǒng)結(jié)合起來，以封閉式的強(qiáng)化快繁通風(fēng)育苗系統(tǒng)大量、快繁優(yōu)質(zhì)種苗，然后移至基地去生產(chǎn)。隨著保護(hù)地栽培和無土栽培技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，名貴中草藥的栽培可以逐漸擺脫自然條件的限制而得到迅速發(fā)展。二、藥用植物現(xiàn)代設(shè)施栽培的發(fā)展趨勢

封閉式的強(qiáng)化快繁7第三節(jié)現(xiàn)代生物技術(shù)在藥用植物生產(chǎn)上的應(yīng)用一、應(yīng)用生物技術(shù)開展藥用植物快速繁殖、資源保護(hù)

(一)采用組織培養(yǎng)方法進(jìn)行藥用植物的脫病毒、快繁、保存和純化

1.稀缺或急需藥用植物良種的快速繁殖2.雜種一代及基因工程植株的快速繁殖3.瀕危植株的快速繁殖4.帶病藥用植株的脫毒(二)建立藥用植物種質(zhì)基因庫將離體培養(yǎng)的藥用植物器官、組織和細(xì)胞在常溫下或超低溫下保存，建立集約化的細(xì)胞庫，可作為種質(zhì)保存的一種形式并在需要時可以隨時取出利用。在分子水平上可以建立DNA庫，在低溫條件下保存藥用植物的基因組總DNA、克隆的基因、組裝好的質(zhì)粒和RFLP探針，即使在某種藥用植物滅絕的情況下，其基因也可得以保存并加以利用。

第三節(jié)現(xiàn)代生物技術(shù)在藥用植物生產(chǎn)上的應(yīng)用8二、應(yīng)用生物技術(shù)進(jìn)行藥用植物育種

(一)花藥培養(yǎng)為主的單倍體育種

通過單倍體育種途徑選育新品種，由于其來自父母本的顯隱性狀均可以當(dāng)代表現(xiàn)出來，經(jīng)染色體加倍后就可獲得純合的二倍體，這比常規(guī)的育種方法縮短了育種年限。(二)利用組織培養(yǎng)技術(shù)誘導(dǎo)多倍體

利用組織培養(yǎng)技術(shù)誘導(dǎo)多倍體操作簡便，實(shí)驗條件容易控制，重復(fù)性好，誘導(dǎo)效率高，嵌合體少，易于大批量處理和篩選，篩選出的優(yōu)質(zhì)株系可以應(yīng)用組織培養(yǎng)技術(shù)在短期內(nèi)大量繁殖，大大地縮短了育種周期。(三)胚乳培養(yǎng)產(chǎn)生三倍體植株胚乳是由精細(xì)胞和兩個極核融合而產(chǎn)生的，因此是三倍體細(xì)胞。胚乳培養(yǎng)是產(chǎn)生三倍體植株的主要方法。植株經(jīng)自然加倍或秋水仙堿處理加倍可以產(chǎn)生六倍體，是產(chǎn)生多倍體植株的有效途徑。

二、應(yīng)用生物技術(shù)進(jìn)行藥用植物育種

(一)花藥培養(yǎng)為主的單倍9(四)體細(xì)胞突變育種

在藥用植物細(xì)胞培養(yǎng)中，篩選或誘發(fā)次生代謝產(chǎn)物高的體細(xì)胞突變系，進(jìn)而培養(yǎng)成高產(chǎn)細(xì)胞系是提高細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)物產(chǎn)量的有效途徑。(五)轉(zhuǎn)基因抗病育種

通過分子生物學(xué)技術(shù)可以使自身獲得抗病毒的能力以提高藥用植物產(chǎn)量，并獲得高質(zhì)量的藥源，避免了從以往使用農(nóng)藥而帶來的不良后果。(六)利用原生質(zhì)體融合進(jìn)行細(xì)胞雜交育種

由于裸露的原生質(zhì)體彼此可以融合，從而使原來不能雜交的藥用植物(如自交不親和或遠(yuǎn)緣雜交不親和)的雜交變?yōu)榭赡?。通過原生質(zhì)體培養(yǎng)能得到由單細(xì)胞衍生出來的體細(xì)胞克隆細(xì)胞系，這是藥用植物篩選高產(chǎn)、穩(wěn)定細(xì)胞系的較好途徑。還可利用原生質(zhì)體培養(yǎng)和細(xì)胞融合將產(chǎn)生藥用植物的活性成分的基因?qū)氲狡渌魑镏小?四)體細(xì)胞突變育種

在藥用植物細(xì)胞培養(yǎng)中，篩選或誘發(fā)次10三、DNA分子標(biāo)記在藥用植物分類和藥材鑒定上的應(yīng)用

(一)分子水平上的藥用植物分類藥用植物資源的研究采用經(jīng)典的形態(tài)學(xué)劃分物種是建立在個體性狀描述的宏觀觀測水平基礎(chǔ)上，易引起爭議?，F(xiàn)代的分子生物學(xué)表明，藥用植物的遺傳多樣性是由于基因多態(tài)性所致，而DNA分子標(biāo)記技術(shù)就是一種在DNA分子水平上檢測基因多態(tài)性的技術(shù)。(二)藥材的分子鑒定

傳統(tǒng)的中藥鑒別方法主要依據(jù)藥材的顏色、形狀、氣味、味道和質(zhì)地等感性特征，這些特征的把握因人而異。DNA分子作為遺傳信息的直接載體，每一個體的任一體細(xì)胞均含有相同的遺傳信息，多態(tài)性幾乎遍及整個基因組。藥用植物就是運(yùn)用DNA分子標(biāo)記技術(shù)對生藥和含有生藥的中成藥及其基源進(jìn)行真?zhèn)蔚蔫b定，特別適合于近緣品種、易混淆品種、珍稀品種、破碎藥材、陳舊藥材的鑒定。地道藥材除了與栽培方法、生態(tài)環(huán)境有關(guān)外，還與物種居群的遺傳特異性有關(guān)，利用RAPD技術(shù)可以在DNA水平上鑒定兩者的差異。三、DNA分子標(biāo)記在藥用植物分類和藥材鑒定上的應(yīng)用

(一)分11四、應(yīng)用生物技術(shù)加快次生代謝物的生產(chǎn)

(一)對次生物質(zhì)代謝途徑的研究

由于植物組織和細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展，以及單細(xì)胞的培養(yǎng)成功，使植物像微生物那樣在大容積的發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)成為可能，并大量生產(chǎn)了微生物所不能合成的藥用成分。通過篩選高產(chǎn)細(xì)胞系，改進(jìn)培養(yǎng)條件和技術(shù)，以及設(shè)計適合植物細(xì)胞培養(yǎng)的發(fā)酵罐來提高次生代謝物的含量。(二)對次生代謝物的生物合成途徑的研究

在次生代謝物生物合成途徑的研究中，通過改變次生代謝關(guān)鍵酶基因來調(diào)控次生代謝物的產(chǎn)生是比較理想的方法，還可以加入所需次生代謝物生物合成的前體物質(zhì)，或者加入誘導(dǎo)子、抑制劑及激活生物合成途徑的關(guān)鍵酶或抑制支路產(chǎn)物的形成，從而對次生代謝物進(jìn)行調(diào)控。先搞清次生代謝物的生物合成途徑，找出形成活性成分的關(guān)鍵酶，確定其基因結(jié)構(gòu)，再進(jìn)行克隆、表達(dá)或基因重組以提高活性成分的含量。四、應(yīng)用生物技術(shù)加快次生代謝物的生產(chǎn)

(一)對次生物質(zhì)代謝途12(三)利用發(fā)根農(nóng)桿菌遺傳轉(zhuǎn)化獲得毛狀根生產(chǎn)次生代謝產(chǎn)物發(fā)根農(nóng)桿菌(Agrobacteriumrhizogenes)含有誘導(dǎo)生根的質(zhì)粒-Ri質(zhì)粒，用它來侵染藥用植物可建立起"毛狀根"培養(yǎng)系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的