我国药用植物资源研究概况

湖南农业大学细胞工程重点实验室(410128)　董静洲1　易自力3　蒋建雄

近些年来我国中医药产业的迅速发展导致药用植物资源过度开发,已有相当一部分珍稀药用植物资源濒临枯竭。为寻求药用植物资源的可持续利用之路,人们围绕”保护现有种质资源,寻找新药源,创造新种质”进行了多方面的研究。

一、药用植物资源濒危概况和资源保护研究

我国现有11146种有记载的药用植物,临床常用的植物药材有700多种,大多数传统中药材采用野生资源。我国虽然拥有丰富的药用植物资源但也是世界上生物多样性受破坏最严重的国家之一。我国列入保护范围的野生植物300多种,药用植物占了一半以上。近年来我国药用植物资源濒危状况日益严重,如”天然药用植物资源宝库”长白山,是整个欧亚东大陆北半球上植物种类最集中的野生中药材资源库。由于森林砍伐和过度采挖,濒危种正在增加。《中国植物红皮书》(1992)中记载的长白山区24种珍稀濒危植物中,药用植物就占了20种。近几年来长白山现有的濒危药用植物已上升到34种之多〔1〕。研究发现大兴安岭〔2〕、神农架〔3〕、”仙山药园”-峨眉山〔4〕、西藏〔5〕等地濒危药用植物种类不断增加。很多新的濒危种尚未列入《中国珍稀濒危保护植物名录》。笔者在湖南湘西地区调查时在壶瓶山发现几种稀有民间药用植物”乌精”、”金盆草”、”冷水清”、”白山旗”等治疗毒蛇咬伤有特效。但在湖南植物志及全国性的植物志中没有这几种植物的记载。

传统的资源调查方法难以反映植物多样性和环境因子在多维空间上的内在联系和对药用植物资源的有效评估,不能适应种质资源保护研究和中医药产业发展的需要。地理信息系统(geographic in formation system,GIS)技术是以采集、存储、分析和管理地表某一区域与空间地理分布有关的数据的计算机系统,在资源调查方面具有一定的优势。由于药用植物种类繁多,分布零散,生境及形态各异,GIS技术难以直接应用于药用植物资源调查研究。况颐等〔6〕尝试将GIS技术运用到药用植物资源调查中,研究了GIS对调查数据的采集、管理和使用。章英才利用计算机建立药用植物资源数据库来实现对药用植物资源的管理。这不仅可以快速、方便地检索药用植物的相关信息(如名称、形态特征、地理分布、生态环境、药用成分等),而且还可以利用Internet/Intranet技术实现信息共享,有利于药用植物资源的开发利用和保护研究。这将是我国药用植物种质资源管理的新模式。在濒危药用植物保护方面,我国建立了较多的自然保护区(natural

11青海师范大学生命与地理科学学院

3通讯作者,教授、博士生导师protection area)和植物园(botanical garden)。药用植物资源丰富的广西就建立了9个自然保护区和10个植物园,保护的药用植物品种达3000余种,居全国之首。

二、寻找新药源的研究

多数药用植物在长期人工栽培中发生种质退化,主要表现为有效成分含量和质量下降。除利用育种或引种手段复壮外,通过资源调查研究发现现有资源中有价值的变种或变型是寻找新药源和改良种质的有效途径。如丹参(Slvia pr zewal2 skii),淫羊藿(Epimedium brevicornum)等均在现有栽培种中筛选出了优良类型。

亲缘关系相近的植物往往具有相似的化学成分,因此研究药用植物种的近缘种可能找到优质药源。如中国薯蓣属49个种中含有薯蓣皂甙元的植物17种1亚种2变种,从中筛选出了薯蓣皂甙元含量最高的一个种:盾叶薯蓣。现已成为我国薯蓣产业的主要药源。

一种药用植物往往含有多种有效成分,可能存在多种潜在药用价值。分析药用植物有效成分可能发现新的药用成分以实现对种质资源深度开发。近几年元宝草(Hypericum sam2 paonii H1)、中国沙棘(Hippophae rhamnoides L1subsp1S inensis R ousi)西藏八角莲等一批药用植物中相继分离出了新的活性化合物。近十余年来,各国学者发现药用植物体内的多糖能促进机体免疫力,是许多中草药的主要免疫活性物质,如板蓝根多糖(IIP)、灵芝多糖、猕猴桃多糖等。

植物内生真菌是与植物建立共生关系的一类真菌,是植物微生态系统中的天然组成成分。某些药用植物内生菌具有合成寄主的重要活性物的基因。宿主体内的个别真菌产生与宿主相同或相似的生理活性成分是由于两者的长期共生关系导致宿主可能将其遗传物质或信息传递其内生真菌,使之具有与宿主相同或相似的代谢途径。植物内生菌的这种遗传特性具有重大的潜在应用价值。内生真菌由于个体小、生长周期短、条件易控制、不受季节限制等优点。在珍稀药用植物资源保护和稀有活性物批量生产方面具有重要意义。我国在这方面还处在内生菌的寻找与分离鉴定阶段。1994年邱德有等也从云南红豆杉(Taxus yunnanensis)树皮中分离出一种能合成紫杉醇的内生真菌。东北林业大学项勇等从东北红豆杉(Tasxus cuspidata Siebet Zucc1)树皮中分离出21种内生真菌,其中链格孢(Alternaria sp11011)菌种可能高产紫杉烷类物质;后来他们又从东北红豆杉中分离出19种内生菌,其中〔Alternaria alternata(Fr)1K eissler var1taxiY1X iang et Lu An G uo〕菌株的紫杉醇产量最高。利用药用植物内生菌生产某些珍稀活性物质还能避免目前药用植物基因工程研究中外源基因的

　医学研究杂志　2006年1月　第35卷　第1期 ?综述与进展?

转入和表达稳定性、生物安全性等方面的问题,前景广阔。

民族药用植物是一个尚待深入研究开发的药用植物资源宝库。我国绝大多数少数民族有自己的民族药物且自成体系也互相交融,如藏族药、蒙族药、壮族药等。深入研究其活性成分极有可能发现治疗疑难病症的新药。民族药用植物学研究在我国只有10多年的历史,尚未形成系统的方法。药用植物种质资源的研究一般分3个阶段:描述阶段、解释阶段和应用阶段。我国民族药用植物资源的研究现多处于第一阶段。民族药的药用价值和医药知识尚没有得到系统研究。深入研究这些资源可以大大降低新药的研发周期和成本。

三、药用植物种质资源道地性研究

道地药材是实践证明质量最好、疗效最佳的中药材。我国地形、土壤、植被和气候的复杂多样形成了各地特有的道地药材,如川药、云药、广药、贵药和关药等。道地药材必须在一定地理生态范围内生长,有效成分含量高,质量最佳。如西藏,高寒缺氧、强日照、昼夜温差大等极端环境形成了著名的藏药,在东南亚各国深受欢迎。道地性中药材区域化、专业化、优质化发展是中药材产业化发展的必然趋势。发展道地性药材的一个重要途径是野生抚育法。即在原有群落的生态环境中建立抚育基地或重建生态环境(尤其是与有效成分含量和质量相关的生态因子)引入药用植物种群。这样能保证药材质量且无污染、低成本,有利于资源的保护、更新和优质药材的生产。虽然野生护育法在一般情况下没有人工栽培条件下的产量高,但后者往往导致有效成分的含量和质量下降,而野生护育法既可能提高药材的产量与质量又可结合植树造林,一举多得,是一种急需发展的中药材生态产业模式。在某些地区(如耕地少的山区林地)可能是最佳的S OP 生产途径。我国西部地区如新疆、内蒙、西藏、青海、甘肃、云南等地形气候复杂,蕴藏着丰富的珍稀药用植物资源且未曾受到污染,极具发展绿色道地药材的潜力。我国医药产业由于东部药材质量下降等原因,不得不往西部省份寻求发展。在西部大开发政策的引导下,本世纪西部地区将成为我国中药材G AP 生产基地。

选育良种和确定相应的道地性产区实质上是在生态化学和天然药物地理学的研究基础上定位生产中药材的行为。传统的道地药材和真正的优质药材有时并不一致,因此应结合药用植物生理学、生态化学、天然产物地理学研究科学地选择道地药材产区。如,四川一直被认为是丹参的道地产区,而山东和河南丹参的脂溶性成分含量明显高于其他产地,四川并非丹参科学的道地产区。

四、药用植物种质资源分类学研究

遗传多样性(genetic diversity )是药用植物种质鉴定、育种和活性物质筛选的基础。它具有形态结构、染色体核型、

DNA 随机片段多态性、生理生化和生长发育等多层次的遗传

多样性。常规分类方法对一些疑难种难以区分。现代生物技术如DNA 指纹技术(RAPD 、AF LP 、PCR -RF LP 、DNA 探针杂交、微卫星指纹分析等用于药用植物种质资源遗传多样性

研究和中药品种材鉴定,可在分类等级以下发现居群之间甚至个体之间的细小遗传差异。马小军等用RAPD 标记法分析

4个人参栽培群体,发现RAPD 多态位点为4611%,说明人

参栽培群体中存在丰富的遗传多样性。

多数药用植物种因具有丰富的生态型而在系统分类和中药品种鉴定上存在争议。利用显微分类法、化学分类法、染色体分类法、DNA 分子杂交法等可作进一步鉴别。化学分类法在药用植物种质资源分类研究中尤有应用价值。它是从药用植物的有效成分的角度研究各类群间的亲缘关系,指导药用植物资源开发。根据药用植物有效成分(如糖类、黄酮类、生物碱类等)、生物信息大分子(DNA 、RNA 、蛋白质等)和微量元素含量等方面的差异,已经发展出色谱、光谱、免疫学等技术。黄昊等采用FTIR 法对五加科、桔梗科等多科内植物进行无损伤鉴别,发现含同一类物质的药用植物,在整体峰形上比较相似,体现出科的整体特征。此法可以作为化学分类学的补充。

五、我国药用植物种质资源研究应注意的问题

11宏观策略方面:中医药是我国惟一具有知识产权的行

业,具有极大的发展优势和潜力。入世为我国中药材产业提供了广阔的发展空间,但是我国药用植物基础研究相对滞后,产品的国际市场竞争力不强,因此应该投入更多的人力物力加强基础研究作为我国中医药产业走向世界的技术后盾。很有必要再进行一次全国性的药用植物普查,重点调查整理民族药用植物资源。重新制定濒危药用植物保护名录和保护等级并研究主要濒危因子和有效的保护更新措施,为进一步研发工作奠定基础。

目前我国关于中药材方面的信息网较多,但大都缺乏系统性。需开展一次全面系统的药用植物种质资源调查研究,建立我国药用植物资源计算机信息系统。该系统的主要内容应包括:药用植物的种属、分布、变种和栽培种、生境、数量、药材质量、各区域的有效成分含量、重要活性成分积累动态及关键生态因子和相应的高产优质栽培技术、相关商品和技术服务信息以及相关研究动态(包括新发现的化合物、新药理研究、重要化合物的生物合成、生物转化及相关基因资源的研究、开发利用现状等)等各方面信息。该系统的建立可先以大宗中药材资源为主建立信息库,然后对其他药用植物资源的权威研究成果或现有资源的新研究成果不断更新,并实现资源信息共享。建立这样一个全面的信息系统作为药用植物研究开发和生产的信息交流平台,为各高级科研单位、各基层科研所、开发机构和药农提供便捷的信息服务和可靠的决策信息依据,为我国中药材产业创造良好的科研、生产环境。这是实现我国中医药产业现代化和国际化的基础工作。

国际上对药用植物基因资源争夺十分激烈。掌握丰富的基因资源对我国中医药产业前景至关重要。要加快重要活性物的基因资源研究及相应的知识产权保护工作以防基因资源所有权外流,保护我国传统的中医药文化遗产和中医药产业

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的发展。

21具体研究方面:近些年发展起来的生物活性物高通量筛选技术为我国药用植物资源的全面开发研究提供了技术支持。在全面调查研究的基础上,尽快建立和完善我国药用植物资源活性化合物信息库,奠定药用植物资源全面研发的基础。这项工作艰巨而意义重大。逐步实现主要中药材的资源区划和区域化(道地性)生产。道地性药材的开发与利用是实现名牌战略进一步增强我国中医药产业的国际竞争力的根本基础。药材的道地性是由遗传因素、气候因素、植被因素和土壤因素共同决定的。遗传因素可以通过良种选育逐代改良种质;气候和植被因素具有相对的长期稳定性;而土壤因素是一类变化非常活跃的动态因素。道地性产区的土壤的特异性矿质元素组成和特异性的土壤结构、组成与类型在长期频繁的轮作中必然会发生变化,结果往往导致药材的质量下降、优良种质难以表现出来。道地产区将失去竞争优势进而影响到中药材产业的稳定。因此对药材的道地性研究应首先集中在形成药材道地性的土壤因素的研究上,如矿质元素组成及土壤微生态环境与次生活性物质代谢途径的关系等等。以此指导科学地肥水管理、保持或改良土壤等,确保道地性土壤不发生退化。

在此基础上研究确定大宗中药材的道地性综合因素(种质、伴生生物、气候和土壤)标准以指导生产。诸如:进行区域微生态学、育种学和分类学等方面的研究;确定具体品种优良品质的相关性状以指导药农象种植农作物那样自觉地进行大田选种以克服种质退化;研究田间微生态因子与品质的关系以指导药农科学种植;加强药材次生物的矿质营养学及生长物质调控等方面的研究并开发不同类药材的专用肥和喷施剂提高药材品质和产量等。对特殊环境(逆境)下如青藏高原的珍贵药用植物资源,由于资源极其有限、近些年掠夺式采挖已经导致资源枯竭;青藏高原脆弱的生态系统和恶劣的气候条件使就地栽培和野生抚育的资源再生方式难以解决中藏药产业化需求;低海拔人工种植则大大降低了药材质量。因此,对这一类特殊的珍贵资源宜从生物工程的途径通过研究人工模拟高原生态条件进行细胞或组织培养、有效成分的关键基因克隆与转化等技术,可能是解决中藏药产业化的有效途径。

参　考　文　献

1　周繇1长白山区珍稀濒危野生食用植物的调查〔J〕1福建林学院学报,2004,24(2):127～1311

2　赵雪李,单立忠1大兴安岭药用植物分布特点与开发利用〔J〕1林业科技,2004,29(3):69～701

(收稿:2005-09-02)

自我监测用血糖测定仪发展动态中国医学科学院/中国协和医科大学图书馆(100005)　谢俊祥

不论是1型或是2型糖尿病患者,良好的血糖监测及控制具有非常重要的意义,它可以有效地减少诸如视网膜、肾脏及神经病变等糖尿病并发症的发生。

自从20世纪70年代第一代自我监测用血糖仪问市以来,随着糖尿病防治知识的深入普及,人们对随时监测血糖的重要性有了更深刻的认识,越来越多的糖尿病患者利用小型便携式血糖仪自我监测血糖。血糖仪的突出特点是体积小、重量轻、需血量少、便于携带,便于患者居家或外出时随时随地监测血糖值。

早期的血糖仪,由于检测血糖所需血量较大、病人的操作水平较低,使得测量误差较大,准确性、重复性均存在很大差异。80年代以来,随着血糖仪检测技术的升级以及操作技术日益简单化,自我监测血糖仪的准确性有了很大提高。目前国内一般都是采集指血或抽取静脉血检测血糖,属于有痛、有创检测,有些病人因为害怕疼痛而减少了测试血糖的次数。近20年来,国外血糖仪的研发方向是测血糖少痛、不痛,需血量更少、自动化程度更高、准确性重复性更好。下面介绍几种典型的血糖仪。

一、采用减痛式采血方式的血糖仪

11减痛型针刺采血血糖仪:这种类型的血糖仪使用减痛式针刺笔采血,属于有创性的仪器,和以往传统的血糖仪相比,不同之处在于,它们不仅可以采集指血,而且可以根据使用者的喜好,选择在前臂、上臂或股等其他部位采血。采血时痛感小,用户乐于接受,有很多这种类型的血糖仪产品已经通过美国FDA批准。,这种类型血糖仪测定所需要的血量介于013～216μl,。其中所需采血量最少的仅需013μl,测定范围在25～400mg/dl。用户空腹时,使用这种类型的血糖仪测得的前臂血血糖值与指尖血血糖值接近;但当用户血糖快速上升或下降的时候,前臂血血糖值的变化比指尖血血糖值的变化平均要慢约半小时左右,实践发现,揉搓前臂皮肤可以缩短这种差距。目前我国各级医院及患者个人大多使用这种类型的进口血糖仪,血糖仪的价格由几年前的一两千元下降到现在的500～1000元,每条试纸的价格在4～5元,每条试纸都配有一根一次性采血针头。

21减痛型激光采血器血糖仪:这种血糖仪1999年获得美国FDA批准上市,它使用Y AG激光取代传统的针头采血方式,痛感轻、伤口小、愈合快。缺点是价格昂贵,近千美元,并且每次采血的花费较高,难于推广应用。

二、无创伤性血糖检测仪(noninvasive glucose monitoring)

11组织液葡萄糖值血糖仪:近十多年来,国外许多公司都在积极投入研发无痛型血糖仪,尤其是皮下组织液葡萄糖值的测定。起初由于技术的限制,测得的葡萄糖值的准确度受

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