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第一章 概论 1

第一节 中药生物工程的研究内容 1

一、细胞培养 1

二、组织和器官培养 2

三、快速繁殖 4

四、反应器工程 5

五、发酵工程 5

六、基因工程 6

七、分子标记技术 6

第二节 中药生物工程的发展方向 6

一、药用植物产业化大规模培养 6

二、转基因技术生产次生代谢产物 7

三、次生代谢途径的基因工程 7

四、分子标记技术 7

第二章 药用植物活性成分的次生代谢途径 10

第一节 概述 10

一、植物化学成分与次生代谢产物 10

二、次生代谢物的定义、类型及来源 10

三、次生代谢物的主要合成途径 11

第二节 各类化学成分的次生代谢途径 11

一、萜类 11

二、甾体类 16

三、苯丙烷类化合物 22

四、生物碱 27

五、人参皂苷 33

六、基于皂苷的重楼及其近缘属亲缘关系研究 36

第三章 中药资源的分子亲缘关系 54

第一节 概述 54

第二节 中药亲缘关系研究的历史与发展 54

第三节 中药分子亲缘研究意义及基本理论 58

一、中药分子系统及亲缘学研究意义 58

二、中药分子亲缘学研究理论方法 59

第四节 中药分子亲缘关系研究及进展 63

一、药用植物分子系统学研究 63

二、药用植物亲缘关系研究 66

三、药用植物遗传多样性研究 69

四、药用植物分子亲缘地理学研究 73

五、其他方面研究 75

第五节 问题与展望 75

一、存在问题 75

二、展望 76

第四章 药用植物基因工程育种 79

第一节 概述 79

第二节 药用植物基因工程育种一般程序及常用技术 80

一、目的基因的获得 80

二、载体的构建 85

三、DNA重组用酶 87

四、受体材料的选择 88

五、转基因方法 89

六、转化体的筛选和鉴定 93

七、转化体的安全性评价 94

第三节 基因工程育种在药用植物中的应用 95

一、基因工程育种实例 95

二、药用植物其他常用育种方法 97

第四节 转基因植物的生物安全性及前景 102

一、转基因植物安全性问题 102

二、药用植物转基因育种的前景 104

第五章 药用植物的细胞培养及工业化生产 108

第一节 概述 108

第二节 药用植物愈伤组织的诱导与培养 108

一、愈伤组织的诱导及影响因素 109

二、愈伤组织的生长 110

三、愈伤组织发生的形态学和细胞学 112

第三节 细胞悬浮培养 112

一、培养系统 112

二、悬浮细胞培养周期 113

三、细胞培养的基本程序 114

四、培养设备和装置 115

五、悬浮培养细胞的同步化 117

六、悬浮细胞培养中细胞生长的计算 117

七、影响悬浮培养细胞分散度的因素以及提高细胞分散度的方法 118

八、影响悬浮细胞培养的因素 119

第四节 药用植物细胞培养的工业化生产 121

一、人参细胞悬浮培养及工业化生产人参皂苷 123

二、紫草细胞培养与工业化生产紫草宁 125

三、甘草细胞培养与工业化生产 127

四、西洋参细胞培养与工业化生产 128

第六章 药用植物的大规模器官培养生产活性化合物 137

第一节 概述 137

第二节 药用植物不定根培养 137

一、药用植物不定根培养的方式 138

二、不定根培养周期 142

三、药用植物不定根生产代谢产物研究进展 142

第三节 不定根培养的影响因素 147

一、植物激素对不定根培养的影响 147

二、外植体对不定根培养的影响 147

三、接种量对不定根培养的影响 148

四、蔗糖对不定根培养的影响 148

五、盐强度对不定根培养的影响 149

六、氮源对不定根培养的影响 149

七、磷源对不定根培养的影响 149

八、起始pH对不定根培养的影响 150

九、金属离子对不定根培养的影响 150

十、补料对不定根培养的影响 150

第四节 诱导子及前体对次生代谢产物调控的影响 150

一、植物代谢调控 150

二、诱导子 151

三、前体 154

第五节 药用植物不定根培养的工业化生产 156

一、人参不定根培养及工业化生产人参皂苷 156

二、紫锥菊不定根培养及工业化生产咖啡酸及其衍生物 158

三、贯叶连翘不定根培养及工业化生产金丝桃素 159

第六节 药用植物茎、芽培养活性产物 160

一、原球茎培养 161

二、再生植株培养 164

三、胚状体培养 166

第七节 器官培养的展望 169

第七章 药用植物转基因组织和器官培养 172

第一节 概述 172

第二节 研究历史、特点与发展趋势 172

一、发根农杆菌介导的毛状根培养 173

二、根癌农杆菌介导的冠瘿组织的培养 174

三、转基因组织和器官培养存在的问题与发展趋势 174

第三节 药用植物转基因组织和器官培养的主要技术环节 175

一、农杆菌菌种的保存与培养（包括菌种所含质粒的改造） 175

二、药用植物无菌培养体系的建立 175

三、转化（菌种的活化、外植体的选择、接菌方式） 176

四、除菌及筛选 176

五、转化的证实 176

六、转基因组织和器官培养体系的建立 177

七、转基因组织和器官的生长与活性成分积累的调控技术 177

八、摇瓶培养与反应器培养技术 177

第四节 药用植物转基因组织和器官培养的研究与应用 178

一、转基因组织和器官培养的研究 178

二、转基因组织和器官培养的应用 184

第五节 药用植物转基因组织和器官培养的实例 190

一、毛状根培养的实例（丹参） 190

二、冠瘿组织培养的实例（西洋参） 191

三、毛状根与冠瘿组织共培养的实例（Dubiosia的杂交种与颠茄） 196

四、双转化毛状根培养的实例（栝楼） 199

五、绿色毛状根培养的实例（长春花） 200

第八章 药用植物快速繁殖及大田生产 206

第一节 概述 206

第二节 药用植物扦插快繁技术 206

一、繁材的选择和预处理 207

二、扦插时间 207

三、扦插快繁技术在药用植物中的应用举例 208

四、注意事项 209

第三节 药用植物组织培养快繁技术 210

一、材料的选择 210

二、芽的诱导和增殖 211

三、生根培养 211

四、炼苗及移栽 211

五、组织培养常见生长调节剂及其主要作用 212

六、常用培养基及其配方 212

七、组织培养快繁技术的应用 213

第四节 药用植物人工种子技术 216

一、人工种子的结构 216

二、人工种子的制作 217

三、体细胞胚的获得和培养 217

四、人工种子的应用 218

五、人工种子技术存在的主要问题 220

第五节 药用植物原生质体培养及融合技术 221

一、原生质体的制备 221

二、原生质体融合 222

三、杂种细胞的筛选和鉴定 222

四、原生质体及其融合技术在药用植物快繁中的应用 223

第六节 药用植物离体快繁技术的应用及大田生产 225

一、药用植物离体快繁技术的应用 225

二、药用植物快繁苗的大田生产 227

第七节 药用植物离体无性快繁的影响因素和常见问题 232

一、影响药用植物离体快繁的主要因素 232

二、药用植物快速繁殖的常见问题 233

第九章 反应器在药用植物大规模培养中的应用 237

第一节 概述 237

第二节 反应器的理论基础 237

一、反应器的分类 237

二、反应器的体积 238

三、培养介质的流变学特性 242

四、反应器内的多相流动形态及培养液性质 244

五、反应器内的质量传递 244

六、反应器内的热量传递 247

七、反应器内存在的剪切应力问题 247

八、反应器流动模型 250

九、反应器的放大 252

十、过程参数检测与控制 258

第三节 反应器的种类及选择 261

一、植物细胞培养用反应器的设计基本要求 261

二、各类反应器 261

三、反应器的比较与选择 266

四、反应器的放大 267

第十章 中药的DNA分子鉴定 269

第一节 概述 269

第二节 中药DNA分子鉴定的发展及意义 269

一、传统的中药鉴定方法及存在问题 269

二、DNA分子标记鉴定的发展 271

三、中药DNA分子标记鉴定的目的与意义 273

第三节 常规DNA分子标记及在中药鉴定中的应用 274

一、DNA分子标记鉴定中药材的流程 274

二、中药分子标记鉴定的应用进展 275

第四节 中药DNA条形码鉴定 281

一、中药DNA条形码鉴定的流程 281

二、中药DNA条形码鉴定的研究进展 285

第五节 问题与展望 292

一、DNA分子标记鉴定中存在的问题 292

二、展望 293

第十一章 微生物技术在中药加工炮制、提取中的应用 297

第一节 概述 297

第二节 微生物发酵在中药炮制中的应用 297

一、中药发酵炮制技术的历史与起源 298

二、发酵炮制中药的品种 298

三、微生物在中药炮制中的作用 299

四、中药发酵炮制加工现状 300

五、存在的问题 303

第三节 微生物在中药活性成分分离提取中的应用 303

一、微生物发酵提取中药有效成分的特点 304

二、酶在中药提取中的应用 304

三、微生物发酵法用于中药提取液的澄清纯化 306

第四节 微生物发酵在中药生物转化中的应用 306

一、黄酮类成分的微生物转化 307

二、生物碱的微生物转化 315

三、萜类化合物的微生物转化 317

四、甾体化合物的微生物转化 324

第五节 微生物技术在中药渣处理中的应用 328

一、利用酶技术对药渣有效成分进行再提取 328

二、利用中药渣生产食用菌 329

三、利用中药渣生产单细胞蛋白 329

四、利用中药渣生产其他生物制品 330

第十二章 菌类药用植物的发酵培养 333

第一节 概述 333

第二节 发酵在菌类药用植物研究中的应用 334

一、菌类药用植物发酵的历史和现状 334

二、发酵在菌类药用植物研究中的作用 335

第三节 菌类药用植物的发酵方式 337

一、固体发酵 337

二、液体发酵 338

三、多种菌种混合液体发酵 339

第四节 菌类药用植物发酵的培养基及培养基的优化 340

一、发酵生产采用的培养基 340

二、培养基的灭菌方式 342

三、发酵培养基的优化 343

第五节 菌类药用植物发酵条件及过程控制 344

一、发酵过程中pH的变化与控制 344

二、发酵温度与控制 344

三、发酵过程中溶解氧与控制 345

第六节 菌类药用植物发酵工程菌的选育 347

一、诱变育种 347

二、原生质体融合技术 348

三、杂交育种 349

第七节 冬虫夏草的发酵培养 349

一、冬虫夏草的固体发酵 350

二、冬虫夏草的液体发酵 350

三、冬虫夏草的有效成分及药理作用 352

四、问题与展望 353