分子生物学在药用植物学方面的应用

　　分子生物学的出处来自DNA双螺旋结构的发现，带动了生物科学的发展。医药和分子生物学分别是两种派系，但是它们之间的研究基础根本是一致的。因此，分子生物学推动了中医的结合，起到了促进药用植物的发展的重要意义。药用植物在我国历史悠久，植物药用经过华夏数千年发展已经成为了我国人民治病的重要方法手段，并且成为了博大精深的中医重要构成，同时也是现代开拓新药治疗各种疾病的基础。中草药及其天然产物的发现、研究、提取和利用越来越受到医学科研者的关注重视。分子生物学结合药用植物学有助于开发新的药用植物以及提取新的成分，带动植物药用医药学进入新的发展阶段。

　　"molecular biology”译为分子生物学，分子生物学通过研究分子结构和功能进而找出生命现象本质原理和规律的生物科学。分子生物学是研究蛋白质-核酸、蛋白质-蛋白质以及蛋白质-脂质三个方向原理和相互关系的生物学的前沿学科。

　　自然界生物大分子是由蛋白质和核酸组成的，由蛋白质和核酸组成的大分子构成了分子生物学的基础部分。蛋白质和核酸的多个科学理论和作用方式促使了生物分子学的产生和发展壮大。

　　在狭义上，药用植物学历史悠久，是一门可以植物治病的学科。在广义上药用植物学还涉及药用植物的鉴别归类，药理学部分以及中药的提取加工等内容。

　　植物解剖学和系统分类学构成了药用植物学整体。植物解剖学主要论述了植物构成，细胞内涵物质和植物种子器官等的植物科学重要内容。植物系统分类学主要是论述植物的进化，植物群落演变，以及植物系统分类和概念定义等植物科学重要内容。

　　很多自然界植物一旦人工种植经过几代就会出现品质和性状不稳定的问题，这时候生物技术的出现应用就使得药材的繁殖利用有了新的前景方向。

　　现代最快速优质的植物繁殖技术便是组织培养技术，该技术能够用药用植物单个细胞或者细胞团培养出完整的药用植株，解决药用植株繁殖中品质性状不稳定问题。过植物组织培养繁育的药用植物能够解决药用植物繁殖问题，同时使得很多难以传统繁繁殖的药用植物的殖成本降低，同时缩短药用植物生产周期，提高药用植物培育效率。

　　植物生物技术中的一个要点就是药用植物的基因工程过程，也称为药用植物的转基因手段技术，该技术利用农杆菌侵染植株进行目的基因转移过程，确保外源抗性或者功能等基因的直接导入药用植物。

　　国内外流行的是采用农杆菌介导的基因转移方法将基因转入药用植物中。采用人为修饰组合的农杆菌Ti质粒作为药用植物基因的工程载体和中介，和目的基因组合使用，构成一元载体体系，再由农杆菌侵染药用植物进而转移基因到药用植物中。

　　"Gene”音译为“基因”指的是携带有遗传信息的核苷酸(DNA)序列，也是生物控制性状的遗传基本单位。人类基因组含有的两万至两万五千多个基因中的每个基因都与生物的皮肤颜色、身材大小，眼球颜色，运动与繁衍等过程相关，并且能够遗传。现如今的中华药用植物的转基因的要领包括外源基因结合农杆菌，以农杆菌为中介的基因转导，以及中华药用植物外源基因的导入等等过程。很多药用植物例如植物提取的药用重组干扰素都是通过类似过程产生应用的。

　　此外，植物体内的细菌也可以被添加到植物基因组中，这促进了转基因植物技术的发展。基因工程的发展,造福整个世界。

　　DNA分子标记技术在药用植物中应用是药用分子生物技术的重要技术手段。DNA分子标记技术是利用遗传多态性来确定生物内在核苷酸排列方式及核苷酸表现的外在性状及核苷酸外在表现规律的技术方法。包括药用植物采用AFLP(限制性内切酶酶片段长度多态性分析)、SSR(简单序列重复)、RAPD(随机扩增多态性DNA)以及药用植物采用的DNA序列标记等分子生物技术。

　　随着药用植物中药资源发现及分类的不断推进探索，新的药用植物种类不断被发现，使得难题挑战增多。经过上述各种分子技术应用到药用植物的DNA程度分析研究，我们可以判定植物亲缘关系，并且采用计算机和生物信息技术建立药用植物数据库，并进行分析绘制药用植物系统发育图，进而提高药用植物分类水平，使之科学化专业化。

　　3.1.1 RAPD分子标记技术

　　通过X科学家Williams和加利福尼亚生物研究所Weish一起研究得出来的分子标记方法，即RAPD法，通过在PCR的基础上的一种快速、简便、多样性检出率高、自动剖析的一种DNA分子标记技术，DNA样品库储存少；可以直接根据基因组来进行检测；减去了Southern杂交这部分过程；操作环境有保障，没有对身体有害的物质，与此同时RAPD也存在不足，它的重复性比较低，因此它的Tm值很小，经常受到外部条件中因素的影响，不能完整地RAPD的遗传信息。

　　根据邵天玉这些人通过对长白山多个地区的大约10个柴胡样品检验亲属关系分析研究得出结果，结果表现为同一地方的北柴胡亲缘关系较为密切，通过分析以后得出北柴胡与狭叶柴胡的亲缘关系表现出较大差异性。以提高天麻的选择性培育为目的，根据王晓丽等人使用了用RAPD方法和AFLP方法检验了六类不同的天麻样品来利用分子检测，数据表明，最终会出现聚类现象。最终研究得到了AFLP能够区别不同天麻品种之间的差异效果同比RAPD法要好得多，所以确认天麻的亲缘关系，可以说是选育的好材料；Mizukami等[4]对5种苍术属基因进行分析，从而发现在它的序列极为保守，并分析出了它们苍术属之间的关系。Yamazakid等通过使用RAPD方法和RFLP方法进一步分析研究了甘草、光果甘草两种植物其中的遗传关系，还通过对新疆甘草、西伯利亚甘草和阿富汉甘草进一步作出遗传距离计算来对药材亲缘关系进行区别，逐步通过实践证明了它们两者的遗传距离和自然环境因素相关联有着较为明显的显著关系。

　　3.1.2 AFLP法

　　AFLP法是一种(amplified fragment length polymorphism，通过呈现增加片段长度的多态性)的进一步缩写，它是Zabeau等荷兰研究学者发展起来的可以检验DNA，它是RFLP与PCR相结合的产物，这个技术的不一样的地方是根据人工合成接头和专用引物，不用提前知晓相关DNA的信息，就能对它们的片段运用PCR法来进行扩增。根据AFLP法有着RFLP和RAPD两个方法的优势，他拥有较为严密的稳定性、高效率等优势，大多数学者认为这是一种具有稳定高效的分子标记，通常使用于种子资源、图谱的分析等多个领域。

　　通过刘杰这些人对向日葵的17对引物组合使用了AFLP法来进行分析研究并通过构造图谱的方式；经过了王卓伟这些人将桑树的DNA作为遗传结构使用AFLP方法检查两者间的区别，为植物遗传育种的增加了重要内容。

　　3.1.3 SSR

　　被称为SSR(simplesequence repeats，简单重复序列的缩写)的方法是通过有效的分子去标识已经得到充分使用的多样化植物的遗传学研究当中。根据SSR标识为拥有多个优势，多样化形式丰富、DNA使用少、操作简单等特点被很多位科学家所喜欢，目前成为分子标记体系中不可缺少的一种技术，被普及在遗传图谱和分子标记等多个领域。其中，基于BAC木材末端序列和单基因微卫星（单基因微卫星）开发的特异性SSR标记（G-SSSR）是由含有SSR的单一基因开发的，对基因工程有着巨大的意义。目前，由Hong这些人通过人参的BAC木端进行研究分析得出了人参的基因构造原理，并以此作为根据，研发了利用人参G-SSR及UGMS标记的方法，得出了SSR法的人参与其他植物具有转移性。

　　它是利用筛选基因组库存中的重复片段把它进一步扩增，通过以测序分析为基础来进一步对微卫星进行标点。另一种方式是直接利用公共核普酸数据库中寻找SSR，并且基因组计划受到越来越高的重视，通过对不同物种的核普酸数据不断增加，这个方法已经逐步取得了SSR序列的重要方式。

　　3.1.4 DNA序列标记

　　药用中药的加工和贮藏进程需要采用那些检测药用植物DNA样本质量极高的技术，例如采用RFLP和DNA指纹图谱方法对药用植物进行检测，但是这种方法进行药用植物区别比较困难，药用植物的DNA序列标记方法主要是以药用植物的分子克隆为基础的，药用植物的分子克隆过程复杂并且无法高效地获得大量的药用植物克隆基因进行研究，而基于PCR的药用植物DNA直接测序技术是基于药用植物的基因PCR扩增引物作为序列引物，大大提高了药用植物的DNA序列分析的效率和过程进展。

　　近年来天然药用植物制成的中药材的鉴别研究非常广泛。例如，Fuimimi选取matK基因片段被用于鉴定人参和其他人参基因；陈月琴等对药用草药杜仲的26S rDNA基因进行了鉴定测序，依据杜仲的26S rDNA基因序列中的变化，高效地对杜仲种群之间的基因差别进行分析及归类。

　　分别种类在药用植物种质资源研究中具有重要的作用，它不单单是可用于寻找所需的真实种质材料，而且分别种类可用于药用植物种质的保存和管理，也可发现和去除一些药用植物种类，从而提高药用植物种质资源保存效率。

　　当前最重要的是药用植物的真伪鉴别或专注性的相关应用开发研究。传统的药用植物的鉴定和鉴别主要以药用植物形态和药用植物成分化学分析为基础的药用植物鉴别方法，但是传统的方法难以确定正确和有效的鉴定困难物种和容易混合物种的结论。

　　Shaw等[8]利用了RAPD分子标记技术对四种真假人参属药用植物行了有效鉴别;陈林姣等[9]用RAPD技术鉴别了溪黄草类药用植物的原植物。在阐明药用植物药材的道地性方面，2001年，郭宝林等[10]利用RAPD技术探讨了药用植物厚朴道地性问题，获得了正品厚朴DNA指纹特征;徐柯等[11]为研究10个药用植物麦冬的遗传多样性，为药用植物药材道地研究提供了分子生物学的科学参考依据和基础。

　　药用植物遗传多样性是为了保护药用植物种群对未来环境的适应，扩展以及在新的变化的自然环境下进行重建修复的能力，药用植物的最佳的保护方式是进行药用植物的原生境保护。药用植物在长期以来适应环境需要药用植物根据环境进行遗传变异。假如药用植物不能产生一定程度的药用植物基因遗传变异多样性，那么久不能适应自然环境的演进和变化，药用植物进而逐渐消亡。

　　当前如果对药用濒危植物的遗传基因和组成没有进行研究探索，那么保护对药用濒危植物遗传多样性就必须保护更多的居群。这要求必须在DNA分子标记下提供更多的信息,并经过了解把握生态学等方面资料,继而肯定濒危植物的重点保护方位和规模。

　　药用植物之间有着遗传关系。在种间亲缘之间的关系、自然的演化等极为巨大的意义。种质资源研究除了考察鉴定之外，还针对遗传学基础、种质起源和演化进行了研究。如今种质资源研究在药用植物领域的研究已经成了药用植物研究的核心热点研究问题[12]。

　　药用植物的多样性的本质是药用植物基因遗传的多样性和丰富程度。药用植物的遗传多样性是不同药用植物种群之间和不同药用植物单株之间的遗传变异的总和，药用植物的遗传多样性是药用植物物种多样性和药用植物生态系统多样性的根基，药用植物的遗传多样性是维持药用植物物种遗传和变异发展的基础。

　　药用植物如果只有纯种构成则很难以应对突发的自然环境变化，不能完成进化过程，从而不能繁衍壮大。谷巍等[13]在福建和江西等地区的产地泽泻不同地区采用RAPD法对它们的遗传亲源远近关系和遗传进化关系进行了分析归类。结果证明了这些不同地点产生的地泽泻之间有着极强的遗传多关系。陈大霞等[14]对选自不同的四个地区的32份黄连采用了ISSR法鉴定并聚类分析了之间的关系。结果表明了不同的四个产地之间的黄连之间的多态性较低，需要有针对性地加以保护。Mizukami等[4]得出了不同地点的三岛柴胡种类之间用RFLP剖析出了它们之间遗传多样性显著。

　　中药材的历史悠久，前有李时珍，后有现代的科学技术，因此如何在其中得到珍贵的医药科学知识，对今后的中药材的开发有着极为宝贵的意义。但是保存下来的历代草药样品因为多个外力因素而无法深入研究，因此DNA分子遗传标记能够对之进行分析，无损取样并进行鉴定。

　　DNA技术具有广泛的应用。它的应用给药用植物的研究带去了帮助，有助于药用植物的技术达到更高的水平。从此往后在分子生物水平上有所药理研究，可以采取新的药用植物技术方式来针对不同药用植物的物种、遗传和生态三个层面部分进行生物多样性的系统化探索，从而对药用植物和分子标记更加紧密结合，进入新的探索发展阶段。在药用植物分子标记研究的进行下，药用植物资源的探索、开发和利用将进入一个更高更深入的水平层次。

　　分子生物学的发展推动了药用植物的研究方向和研究技术的确定，之后在研究探索药用植物应用和研究过程中，采用了新技术和新方法结合的方法，在种质资源、生态和植物遗传多样性上，丰富了其在传统药用研究中的内容，为今后的药用研究提供科学的参考。分子生物学和药用植物的结合为实现药用植物可持续发展以及提升药用植物研发的药品品质都具有重要的实践和研究意义，同时也展现了药用植物巨大的应用潜力和应用前景，有利于实现中草药的科学化和技术化进程推进，推动了药用植物文化走向全世界。