药用植物种质资源研究进展

药用植物种质资源保护中存在的一些问题和解决对策

药用植物学廖凯

摘要：本文综述了药用植物开发与利用过程中存在的问题与解决问题的方法，以及药用植物种质资源的保存方法。

关键词：药用植物；种质资源；问题；保存

前言种质一词源于德国著名遗传学家魏斯曼1892年所提出的“种质论”，他认为，“种质遗传物质”不受环境的影响，并产生“体质”。种质是指植物亲代传递给子代的遗传物质，它往往存在于特定品种之中。如古老的地方品种、新培育的推广品种、重要的遗传材料以及野生近缘植物，都属于种质资源的范围。植物遗传资源是最重要的自然资源之一，其丰富的遗传多样性，为农业生产和作物遗传育种提供了重要的物质基础。近年来，由于植被破坏、森林砍伐等人类活动的影响，植物种质资源的多样性急剧下降，从而影响到人类社会的生存和发展。因此，世界上很多国家都十分重视植物种质资源的收集、保存和研究工作，植物遗传资源多样性的保护已成为全球共同关注的一个热点。常规的植物种质资源保存以田间种植、室内贮藏等形式为主，其需要大量的人力和物力等，这使其广泛应用于种质资源的保存受到了限制。随着现代科学的发展，科学家已经将世界上大部分植物有用的基因收集起来，贮存在一个“仓库”中，这个仓库就称之为“基因库”，通俗的名称叫“种质库”。用以保存种质资源，库内有先进的保温隔湿的结构和空调仪器，常年保持着低温干燥环境，减缓种子新陈代谢，延长种子寿命，使种子在几年乃至近百年仍不丧失原有的遗传性和发芽能力。近年来，在离体培养技术基础上发展起来的超低温保存技术，以其无菌培养、保存稳定、占用空间少等优点在植物种质资源的长期保存中受到了人们的重视，得到了广泛的应用。迄今为止，全世界已建成各类种质库500多座，收藏种质资源180 多万份。其中，禾谷类120 万份，豆类35 万份，根茎类8 万份，饲料类20 万份[1]。种质库为研究农作物的起源和进化、培育农作物新品种奠定了丰富的物质基础。植物种质资源可以为人类提供生活资料，包括特殊营养品和药品。为人类提供生产资料，尤为重要的是培育新品种和生物技术研究需要的丰富的植物基因资源[2]。

药用植物种质资源是指药用植物的“种性”并将遗传信息从亲代传递给后代的遗传物质的总体，包括原种的综合体(种群) 、群体、家系、基因型和决定特

定性状的遗传物质，以及用于遗传改良的各类种质材料，如选择的、杂交的、引进的、诱变的及生物工程创新的种质资源材料。药用植物种质资源是我国中医药事业发展的物质基础、中药材生产的源头，是优质中药材形成的物质基础，种质的优劣直接影响药材质量的差异，进而影响临床用药疗效。因此，药用植物种质资源作为持续、稳定地保证人民健康需求的物质保障，已成为国家的重要战略性资源。由于种质资源开发利用的不合理，我国很多种质资源正在面临灭绝的危险。此外，还有很多种质资源由于没有科学的共享和保存机制，资源利用率低，严重制约了中医药产业的发展。

药用植物种质资源的开发与利用主要包括以下步骤，药用植物种质资源的调查、药用植物种质资源的收集和整理、药用植物种质资源的保存、药用植物种质资源的评价和药种植物种质资源的利用等。药用植物种质资源的调查包括调查该区域内药用植物种类，蕴藏量和分布等或者该药用植物种质资源的分布；收集和整理包括种质资源的收集，考察收集到的种质资源的生物学特征，形态学特征以及遗传学特征；保存则包括原地保存、异地保存和离体保存等；评价则应包括药用植物种质资源生长的评价、异地引种适应性评价、抗逆性评价以及经济价值评价等；利用包括直接利用，及寻找到优异种质资源后，直接采种，繁殖推广。间接利用则包括将采集到的种质资源通过组培，基因导入，杂交等选育手段得到优良品种（系），继而推广。

1.当前药用植物种质资源保护和利用中存在的问题

1.1研究利用的深度、广度不足。

中国现有药用植物资源383 科2309属11146种，占中药资源种类的87 %[3]，但研究的深入的药材却比较少[4]。许多我国特有的药用植物，反而在韩国和日本等国研究的比较多比较深入。比如只在我国南方才产的青蒿素含量高的黄花蒿，在外国研究的却比我们国家研究的更深入。我国的红景天约占世界红景天种质资源的80%，然而由于其生长的地区海拔高，气候恶劣，资源相对分散，科研工作者和企业对其研究和开发的力度相对较弱，使得红景天资源仍然处在发现什么就研究什么和种什么的基础上，也缺乏系统地对地区分布的红景天种质资源的深入收集、整理和研究[5]。由于对药用植物有效成分缺乏深度研究致使我国的中医药产业处于低效益状态，如我国的薯蓣产业主要靠出口初级产品薯蓣皂素。西方国

家可利用薯蓣皂甙元生产200多种产品，而我国目前仅能生产40多种产品。

1.2 种质资源评价体系不健全

我国目前多采用有效成分含量测定的方法评价药材的质量。由于药用植物的有效成分多为植物的次生代谢产物，含量甚微，一般只占0.01%~l%，加之天然来源植物具有“绝对不均一性”，因而以有效成分评价药用植物的质量难度颇大。古代以“道地药材”确定药材及其种质资源的质量有其科学性，因为临床疗效是判别药材及其种质资源质量的最根本和最终标准。然而，以疗效来反映药用植物质量的评价方法还很不成熟。药用植物评价体系的不健全影响了种质资源的评价，而且种质资源评价体系至目前尚未得到广泛的认识。

我国大部分的药用植物品种仍来源于当地野生类型，具有广泛的遗传多样性。将具有不同遗传背景的种质材料进行重新组合，可选育出适应不同地区，适应各类气候和土壤条件，抵抗多种病害的高产优质品种。鉴于种质资源的重要性，对药用植物种质资源的调查收集很有必要。而且，由于历代本草记载、地区用药名称和使用习惯的不同，类同品、代用品和民问用药不断出现，药用植物的同名异物、品种混乱普遍存在。同时，在长期栽培之后，许多品种种质退化，抗性降低、遗传单一、质量下降，因此有必要对现有药用植物进行种质资源调查，从源头提高药材质量。相关的研究应该在中药普查的基础上，建立药用植物资源等级划分，有重点地对现有药用植物进行分级对待，同时建立濒危药物预警系统，重点收集道地药材的野生种质资源。

1.3 药用植物种质资源资源流失严重

片面追求产量高、品质优的作物品种，而进行长期定向培育己造成三方面的问题：第一，许多单位长期以来过分强调培育高产的专门化品种，单纯追求经济效益，大量栽种的仅是少数经济价值高的品种和杂交种，忽视了其它品种的保存和利用，造成药用植物品种数量减少，基因过于纯化和贫乏；第二，虽然有较丰富的品种资源，但盲目引进外来品种，使外来品种的基因逐渐代替了原来具有特异性的地方品种的基因，造成了药用植物地方品种数量的减少，使地方品种面临消亡的威胁；第三，野生近缘植物正遭受严重的破坏，采伐森林、过度放牧、修路和工业发展等都是破坏因素。同时，由于人类长期使用少数几个杂交品种，忽视了对野生亲缘植物的保护，还造成许多有价值基因的流失。在意识到上述问题

后，遗传多样性的保护才逐渐受到人们的重视，对其保护力度也逐步加强，世界各国及有关机构正通过各种渠道尽可能全面地收集和保存各种来源的种质材料，以避免遗传资源的继续丢失。

解决这些问题，我们只能从多个方面下手，广泛收集(有目的引进) 、妥善保存、深入研究、积极创新、充分利用是我国作物品种资源的工作方针。我国是世界作物起源中心之一，作物种质资源丰富，一些特异的种质资源，如杜仲科的杜仲、银杏科的银杏、芸香科的枳、百合科的知母[5]等都是我国特有的种质资源，已经引起了世界各国的重视。广泛收集的原则就是在已有的基础上，收集漏征品种、找回丢失品种、抢救濒危品种、挖掘稀有珍贵品种。要侧重收集原始资源、野生资源和不被人们重视的资源。积极创造和利用一切条件，扩大贮藏能力和领域，认真编目、记载、编排库位图，完善库房管理，建立健全入出库管理的规章制度。深入研究是指对作物种质资源的整理、认知和评价，是有效利用种质资源的基础。这是一项艰苦细致、耗资费时的工作，也是作物种质资源研究的核心，迄今为止，我省已经完成了中澳小豆核心种质评价研究、油料优良种质评价与利用研究和其他一些三小作物的评价工作，但还有许多应做的评价，囿于经费和人力，还不能进行。积极创新是种质资源研究的继续和深化。作物种质资源的创新，主要是指利用多种目的基因聚合法、大群类型优选法、分子或同工酶标记等技术手段，创造如异源附加系、异代换系和易位系等，育成遗传组成清楚、含有独特优异种质新基因的种质资源材料用于育种。充分利用是对作物种质资源在不同的层次水平上利用，如对已评价出的优异种质资源直接利用，把含有特殊性状的种质资源材料直接提供育种，开发含有特殊营养或有医疗保健功能的种质资源，直至对种质资源积极创新。

2 解决目前药用植物种质资源利用与开发中存在问题的方法

保持药用植物的地方特点所谓地方特点就是药材的“道地药材”特性，它以固定产地生产、加工或销售来控制药材质量，保证药材的货真质优和地产药材的独特药用。延续地方药材的特点，就是保护和发展地产药材的最好办法。揭示道地药材的本质和科学内涵，对于开发和利用优质高效的药用植物资源，指导药用植物的人工栽培具有非常重要的意义。

2. 1 把资源保护工作放在战略地位加以考虑，保护药用物种。

特别是珍稀濒危种类是一个涉及多部门以及多学科等多方面的问题，需要有综合性的保护对策。目前主要有就地保存、迁地保存和种质库保存。必须很好地保存每一种药用植物的种质资源，因为种质资源的消失，就现代的科学技术来说，是不可能再创造的，因此筹建药用植物的基因库和种子库，将是根本性的战略措施，是未来资源开发和利用的一个研究方向，也是广大从事中药研究和开发者的重大课题。各企业、大专院校、科研部门全面合作，进行重大项目的攻关，对濒危药用植物进行保护性的栽培和开发利用的研究，做到资源永续利用，造福人类，造福子孙。使我国中药植物加以合理地保护性利用。

2.2加强信息资源工作。在全国范围内进行一次药用植物调查，按植物分布的特点，编制详细的信息资料数据库，并将大量药用资源普查的原始资料，如贮藏量、年生产量、年需要量等数据输入计算机系统，然后可以根据数学模式预测今后发展和需求的趋向。这对药用植物资源有计划地开发和利用，并向社会提供咨询和预测等具有战略意义。让生产者了解各药用植物的方方面面信息，以供决策者进行参考。

2.3加强药用植物的“道地性”研究。对药用植物资源中的"道地性"进行多学科的专题研究，内容涉及生物学、药学、化学等，人员不仅是中医中药系统的学者，还应包括其它行业系统的专家，将其当作一种系统工程来研究。并制定长远的计划，使之在短期内有个良好的结果。

2.4 加强药用植物质量控制和评价的研究。把有关的研究人员跨学科地组织起来，对药用植物质量的控制及相关问题进行更深入系统的研究，使其成为对药用植物质量进行控制和评价的法定方法。为中药开发利用提供法律依据，使其行业更加规范化和合理化，使其发展更加成熟和稳定。

2.5加强新技术和新方法的推广。药用植物资源的开发利用是与新技术、新方法的使用是分不开的。今后，药用植物开发利用仍然要广泛地使用新技术、新方法。比如珍稀濒危药用植物资源的保护和细胞工程、基因工程及发酵工程的技术和手段，使药用植物资源的开发利用上一个新的台阶，有一个质的飞跃。同时，为了加快药用植物开发利用的速度和有价值成果早日进入市场，克服过去实验室与市场脱钩，产品不能转化为商品的这一弊端，需加强药用植物开发成果与市场间的联系，加强药用植物开发成果的转化，使研、产、供、销一条龙。只有科研

成果及时地转化，才能使中药市场良性发展，快速发展。

2.6加强国内外药用植物资源开发利用研究的合作。我国加入WTO 后，中药产业在国际上倍受关注，也极具影响力。只有加强国际间的合作，借鉴国外发达国家的先进技术，我们的中药产业才能完成质的飞跃，才能和国际市场同步，才能赶超世界的先进水平。这样，我们中华民族传统的中医药产业的事业才能逢勃发展，才能溶入世界这个大市场，让世界共享并传播我国的中医药产品和文化。从现有栽培种、近缘种或野生种中筛选优良种质。

3 药用植物种质资源保存的方法

保存技术是收集的种质资源能否以最低的成本保存稳定的种质而长期利用的关键技术，是种质资源研究的核心内容。保存技术的研究范围涉及保存方法、保存技术原理、技术适用范围等。如种子保存技术研究包括种子生活力检测方法、种子无破损检测技术、种子干燥技术、种子生活力跟踪监测、种子发芽方法、种子超干贮藏、种子贮存特性和生活力变化规律、贮存中的遗传变异等;超低温保存涉及保存原理、具体保存技术、影响因素、生活力变化等[ 6 ] ;离体保存技术特别适用于目前无有效方法进行长期保存的无性繁殖植物和顽拗型种子，试管保存的技术关键包括试管苗培养技术、保存条件等，只有在这些技术成功的前提下种质资源才能得到有效的保存。

如前所述，目前药用植物种质资源保存的方法主要有原地保存、异地保存和离体保存等。由于药用植物适应了长期生存的栖息地，与周围环境形成了和谐共处的生活关系，所以在原地保存，建立保护区可以最大限度地保留其多样性；异地保存则是对一些濒危或野生的种类，由于原栖息地不再社和生长，因此需将其搬迁到相应的区域没，尤其对一些需要引种的或进口的药材，将其异地引种保存，有十分重要的意义。

与原地保存和异地保存相比，离体保存需要的条件较为苛刻。药用植物种质资源的保存主要是两个因素起作用，温度和水分。温度是影响种子储藏寿命的最主要因素。常采用的储藏温度分为低温保存、常温保存和超低温保存[7]。有学者通过研究部同处理储藏温度对断续种子发芽率的影响，发现阴干种子（含水量16%）的最适储藏温度为0℃，其储藏260后，平均发芽率为75%[8]。目前已建成了2 座长期种质库( - 10℃以下) ，10 多座中期种质库(0～10 ℃) ，并建立了23

个国家种质圃来保存多年生、无性繁殖作物及果树种质资源[9]，这些种质资源的收集和保存无疑会对我国种质资源的利用和品种改良的发展起到重要作用。此外，采用植物生长激素限制植物生长，从而保存药用植物种质资源有一定应用价值。陈辉[10]等对百合分别用不同浓度的脱落酸，矮壮素处理，表明百合试管苗在保存9-11个月仍能正常出苗。

药用植物种质资源是改良农作物的基因来源，它具有不可再生和不可创造性，尽管现代生物科学技术取得了长足发展，但人类还不能创造功能基因，只能运用一定的载体和手段，对功能基因进行剪切、移动、嫁接和拼装，物种的消亡，就意味着这个物种所携带基因的消亡；从野生近缘属种中选育品种资源的作用潜力巨大。由于受经济利益的趋动，一些地区不同程度上对资源进行了掠夺式的采收，加之违反自然规律的种植和开发及其它一些原因，使一些药用植物丧失了适合的生态环境，减弱了资源的再生能力，致使许多种类趋于衰退或濒临灭绝。因此，如何进行珍稀濒危药用植物资源的保护，使之能持续开发利用，是今后的资源开发和利用的重大课题。

参考文献

[1] 张华峰，季彪俊．植物种质资源研究概论．宜春学院学报，2005，27（2）：92-101

[2] 陈叔平．我国作物种质资源保存与展望.植物资源与环境．1995，4（1）：14-18

[3] 丁建，夏燕莉．中国药用植物资源现状．资源开发与市场，2005，(05)：453-454

[4] 董静洲，等．我国药用植物种质资源研究现状．西部林业科学，2005，34（2）：95-101

[5] 马骥，等．中国种子植物特有属药用植物资源．中国中药杂志，2004，29（2）：123-129

[6] 易丽娟，等．新疆红景天资源的研究利用现状及问题．生物学通报，2007，42（7）：16-17

[7] 李娜，等．药用植物种质资源的保藏研究概况．湖南中医药大学学报，2007，27：156-157

[8] 林先明，等．续断种子不同贮藏温度对发芽率的影响．湖北农业科学，2004，(06)：128-129

[9] 卢新雄．我国作物种质资源保存及其研究的进展．自然资源学报，1995 ，10 (3)：234.

[10] 陈辉，等．百合种质资源限制生长法保存研究．园艺学报，2006，33(4):789-793