生物技术制药4植物进展精选 .pdfVIP

结合目前植物生物反应器的发展，谈谈在中药制药发展中的应用。

植物反应器源于植物基因工程的发展。早在1988年，比利时

PGS公司的科研人员就将一种神经肽编码基因导入烟草基因组中，得

到了表达高产量神经肽的转基因烟草，此后，各国的科学家们也纷纷

加入这一领域的研究中。1989年美国Scripps研究所的研究人员利用

转基因烟草高水平地表达了单克隆抗体，其表达量占叶片总蛋白的

1.3%。如果按照这种表达水平，美国只需要将其烟草种植面积的1%

（约6000hm2）用来栽培这种转基因烟草，就可以产生出270kg的

抗体，足以提供给万癌症患者年治疗之用。由于表达量高，故

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生产成本较低。我国北京大学蛋白质工程与植物基因工程实验室已克

隆了对早中期妊娠引产极为有效的天花粉蛋白的基因，并首次成功

地在转基因烟草中表达了该基因。

紧接着，转基因技术在农作物上得到了广泛而深入地研究与实

践，我国在这一领域经过十几年的发展已跻身于世界的先进水平。近

年来，我国的抗虫棉花、耐储藏番茄、改变花色的矮牵牛、抗病毒甜椒

和辣椒、抗病毒番茄等种转基因植物已通过了商品化生产许可，并

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有20余种转基因植物进入环境释放阶段。这些成果表明，转基因技术

的发展和应用正在领导一场新的农业科技革命。

利用转基因技术将优良性状基因特异性的导入药用植物中，使

其具有新的有利特性，增强药用植株的抗病、抗逆性能，是实现中

药材遗传改良和新品种培育的新的技术手段。中药的主要有效成分主

要是其次生代谢产物，而有效成分减少、品种退化是人工栽培中存

在的问题，应用基因工程技术改善代谢途径、提高其活性成分等，对

优化中药种植资源和可持续发展具有重要意义。

药用植物中的有效成分如生物碱、皂苷、黄酮、萜类等，通常量很

低，仅利用栽培途径大幅度提高有效成分的量是难以实现的，而利

用基因工程技术可以改善代谢途径、提高代谢产物的产量。次生代谢

产物是药用植物的特殊分化细胞在酶的作用下，经过多个反应步骤生

成的。而酶的合成受基因调节控制，因此，在掌握次生代谢途径分

子机制的基础上，借助转基因技术来调基因的表达和酶的合成，是

提高目标产物量的有效途径。

近年来，国际上针对中药材相关植物的遗传转化做了大量的研究。

有研究者利用农杆菌介导外源报告基因葡萄糖醛糖苷酶基

GUS(β-)

因，转化北玄参和唐松草，通过研究鉴定了GUS基因在这两种中药

植物上的表达以及该酶的活性，同时发现，在转GUS基因的唐松草

根部小檗碱的含量并没有引起明显的变化。另外，发根农杆菌Ri质粒

中与诱导生根有关的rol基因在植物中表达能导致大量毛状根的形成，

在蒲公英的rol基因转化研究中转基因植株的形态学明显改变，具有

丰富的侧生根，以期获得具有高产量的次生代谢产物。此外，在美国

洋参基因组中分别导入外源蛋白几丁质酶基因和草丁膦乙酰转移酶基

因，所获得的转基因人参具有抗真菌和抗除草剂的性能。目前，我国

在中药领域的转基因研究也已经涉及多种植物，主要是提高抗病能

力以及提高其药用价值。例如，将小鼠的金属硫蛋白-I基因导入枸

杞中，从而培育富集锌的枸杞新品种；利用根癌农杆菌将半夏凝集

素基因导入百合基因中，培育出具有较强抗蚜虫能力的转基因植株；

还有研究者将天蚕的抗菌肽B基因转入广藿香中，获得了具有较强

抗青枯病能力的广藿香品种；也有学者将重组人α-干扰素基因与趋

化因子Rantes基因在苦瓜和夏枯草细胞中表达，探讨培育抗艾滋

病中药植物的研究。除此之外，对药食同源的药用植物如，辣椒进行

了抗菌肽基因的转化研究，获得的转基因辣椒已进行了初步的安全

和质量评价，为转基因药用植物的安全性评价研究提供了一定的参考

我国在这些方面的研究已经渐渐兴起，在有些方面如药用植物组

织与细胞培养已积累了二十余年的经验，理论及技术都相当成熟，而

且在全国范围内已形成了一定的规模，预计今后的主要研究方向应该

集中在：①价值大且濒危的药用植物；②对次生代谢产物的产生进行

调控；③一些重要中药化学成分的生物转化。另外，药用植物中包含

着许多人们尚未认识和