封禁指以封闭抚育区域、禁止采挖为基本手段 , 促进目标药材种群的扩繁 。 即把野生目标药材分布较为集中的地域通过各种措施封禁起来 , 借助药材的天然下种或萌芽增加种群密度 。 封禁的措施有划定区域、采用公示牌标示、人工看护、围封等各种方式 。 典型药材有甘草、麻黄的围栏养护 。
人工管理指在封禁基础上 , 对野生药材种群及其所在的生物群落或生长环境施加人为管理 , 创造有利条件 , 促进药材种群生长和繁殖 。 人工管理措施因药材不同而异 , 如五味子的育苗补栽、搭用天然架、修剪、人工辅助授粉及施肥、灌水、松土、防治病虫害等 , 野生大叶白麻(罗布麻)的管理措施则有清除混生植物、灭茬更新等 , 刺五加采用间伐混交林的方式 , 冬虫夏草采用寄主昆虫接种等 。
人工补种指在封禁基础上 , 根据野生药材的繁殖方式、繁殖方法 , 在药材原生地人工栽种种苗或播种 , 人为增加药材种群数量 。 如野生黄芪抚育采取人工撒播栽培繁育的种子 , 刺五加采用带根移栽等 。
仿野生栽培指在基本没有野生目标药材分布的原生环境或相类似的天然环境中 , 完全采用人工种植的方式 , 培育和繁殖目标药材种群 。 仿野生栽培时 , 药材在近乎野生的环境中生长 , 不同于中药材的间作或套种 , 如林下栽培人参、天麻、石斛等 。
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利用现代生物技术实现中药资源的有效保护和可持续利用已成为濒危药材生产的重要手段之一 , 其中产业化应用最为成功的是以铁皮石斛组织培养为代表的快繁技术 。
(三)生物技术
1.植物细胞工程与中药资源再生
我国药用植物组织培养工作始于20世纪60年代中期 , 发展于70—80年代 。 红豆杉、铁皮石斛、金线莲等珍稀药用植物的快速繁殖或脱毒组织培养 。 从20世纪80年代末以来 , 我国药用植物细胞工程研究从筛选高产组织或细胞系、优化培养条件以期降低成本及提高次生代谢产物产量 , 过渡到了对次生代谢产物生物合成途径的调控 , 已建立了紫草、三尖杉、甘草、红豆杉等药用植物细胞的液体培养系统 。
【科学家|为了拯救珍稀濒危中药,科学家频出奇招,研究出这些高科技!】(图片来源于网络 , 如有侵权 , 请联系删除)
药用植物本身就是产生一些有价值的次生代谢产物的载体 , 其中以Ri质粒转化的毛状根培养最受关注 。 通过发根农杆菌侵染药用植物细胞后将其自身携带的Ri质粒上T-DNA基因转移并整合进入药用植物细胞基因组当中 , 从而诱导药用植物细胞产生大量被称为毛状根的不定根 。 由于毛状根具有激素自养、生长迅速、生长周期短等特点 , 同时由于它是分化程度很高的器官培养物 , 所以代谢通路的表达比较完整 , 活性物质的高效合成较为稳定 。 短叶红豆杉、商陆、长春花等建立了相应的体系 。
3.中药发酵技术
以中草药发酵生产药物的起步相对较晚 , 20世纪80年代研究主要集中在真菌类自身发酵产生次生代谢物 , 如灵芝菌丝体、冬虫夏草菌丝体发酵等 。 多为单一发酵 , 方式有固体发酵和液体发酵之分 。 云芝、蜜环菌等采取固体发酵方式生产 。 液体发酵技术是在抗生素工业发展起来后才运用到药用真菌发酵中的 , 具有可进行工业化连续生产、规模大、产量高、发酵周期短和生产效益高等优点 。
4.酶工程技术
通过酶工程技术在温和条件下对药效成分进行高选择性转化 , 不仅能克服工业常用提取方法中提取率低、工序复杂等问题 , 还能提高提取体系的澄清度、改变药材质地 , 同时利用酶作为生物催化剂 , 可对中药化学成分进行生物转化 , 修饰其结构或活性位点 , 从而获得新活性化合物 。 如工业生产薯蓣皂苷元自然发酵体系中加入纤维素酶、果胶酶、苦杏仁酶和葡萄糖苷酶 , 可多获得25%的薯蓣皂苷元 。
在对中药材活性成分充分研究的基础上 , 利用从自然或人工合成的化学物质 , 采用一定的比例 , 运用合适的工艺程序合成与天然药材活性部位相似的药材方法 。 该方法已有大量的研究和实践 , 其中应用最成功的是人工麝香的研发和生产 , 以及体外培育牛黄的生产 。
(四)人工合成
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