第一章 中草药生物技术概论 1
第一节 中草药生物技术的范畴 1
一、中草药概念的辨析 1
二、中草药生物技术的概念 3
1.生物技术的概念及其发展 3
2.中草药生物技术的概念 4
三、中草药生物技术的构成 5
1.细胞工程 5
2.发酵工程 5
3.酶工程 6
4.基因工程 6
5.分子标记技术 6
第二节 中草药生物技术的研究内容 7
一、细胞工程的研究内容 7
二、发酵工程的研究内容 8
三、酶工程的研究内容 8
四、基因工程的研究内容 9
五、分子标记技术的研究内容 10
第三节 中草药生物技术的研究进展 11
一、我国药用植物资源的研究现状 11
二、我国药用植物资源开发利用的研究进展 12
1.通过植物次生代谢工程开发药物 13
2.药用植物组织细胞培养取得进展 13
3.药用植物的发酵工程产品投入市场 15
三、药用植物酶和蛋白质工程的研究亟待加强 16
四、中草药基因工程研究的热点和发展趋势 16
1.转基因药用植物 16
2.次生代谢途径关键基因的克隆及代谢工程 16
3.药用植物分子标记育种 17
第四节 中草药生物技术的产业化与发展前景 17
一、中草药生物技术的产业化研究概述 17
1.药用植物生物技术的产业化初具雏形 17
2.医药生物技术产业化进展迅速 18
3.我国医药生物技术及其产业发展面临的问题 19
二、中草药生物技术的发展前景 21
1.应用生物技术开展药用植物资源研究及品种选育 21
2.利用植物细胞培养及转基因技术生产次生代谢产物 21
3.分子标记技术在药用植物研究上的应用前景 22
第二章 中草药组织培养的基本技术 27
第一节 药用植物组织培养技术 27
一、药用植物组织培养的基本原理 27
1.植物细胞的全能性 27
2.植物细胞全能性的实现 28
二、药用植物组织培养的基本技术 29
1.植物组织培养的基本设施 29
2.常用工具和器皿的准备、清洗和灭菌 32
3.培养基及其配制 33
4.外植体的制备 38
5.接种与培养 40
6.定期检查和细胞学观察 44
7.生根与移栽 44
第二节 药用植物组织培养中存在的问题与对策 47
一、污染的原因及对策 47
1.真菌性污染及对策 47
2.细菌性污染及对策 48
3.常见污染方面的问题及对策 49
二、褐变现象产生的机制及对策 50
1.褐变现象产生的影响因素 50
2.褐变的主要机制 51
3.克服褐变现象的对策 52
三、玻璃化的原因及对策 53
1.玻璃苗发生的影响因素 53
2.玻璃化主要机制 55
3.克服玻璃化现象的对策 56
第三章 中草药原生质体培养与细胞杂交 60
第一节 原生质体培养 60
一、材料的选择与预处理 61
1.材料的选择 61
2.材料的预处理 62
二、原生质体分离与纯化 62
1.原生质体分离的基本技术 62
2.原生质体纯化 65
三、原生质体鉴定与活力测定 66
1.原生质体鉴定 66
2.活力测定 66
3.活力计算 67
四、原生质体培养与植株再生 67
1.原生质体的培养基 67
2.原生质体培养条件 69
3.原生质体培养方法 69
4.原生质体发育与植株再生程序 71
五、提高原生质体培养质量的技术要点 72
1.选择适当的起始材料 72
2.材料预质壁分离 72
3.培养基的组成 72
4.选择适宜的培养方法 72
5.原生质体植板密度 73
6.防止褐变 73
六、药用植物原生质体培养 73
1.药用植物原生质体培养现状 74
2.几种重要药用植物的原生质体培养 76
第二节 细胞杂交 80
一、诱导原生质体融合 80
1.原生质体融合方法 80
2.对称性融合与非对称性融合 86
二、融合体的检测与筛选 87
三、杂种植株的鉴定 89
1.形态学鉴定 89
2.细胞学鉴定 89
3.同工酶谱分析 89
4.分子生物学方法 89
5.其他方法 90
第三节 杂种植株的遗传与育种应用 90
一、植物体细胞杂交与遗传育种 90
二、药用植物体细胞杂交在品种改良中的应用 91
三、药用植物体细胞杂交遗传育种应用举例 92
1.原生质体对称性电融合实例 93
2.“供体／受体”系统原生质体融合实例 94
3.“配子体／体细胞”系统原生质体融合实例 96
第四章 药用植物的细胞培养与发酵工程技术 102
第一节 药用植物细胞培养的基本技术 102
一、药用植物细胞培养的主要材料和条件 102
1.外植体和细胞培养材料的选择 102
2.培养基 103
3.培养条件 104
二、药用植物细胞悬浮培养系的建立和高产细胞株的筛选方法 105
1.愈伤组织诱导和继代培养 106
2.液体悬浮培养的建立 106
3.用振荡法或酶法游离出单个细胞或小细胞团进行继代培养 107
4.高产细胞株的筛选 107
三、药用植物悬浮细胞的继代培养 108
1.批量培养 108
2.连续培养 109
四、药用植物悬浮细胞的同步培养 109
1.体积选择法 110
2.冷处理方法 110
3.营养饥饿法 110
4.生长素饥饿法 110
5.抑制和抑制解除法 111
6.有丝分裂阻抑法 111
五、药用植物细胞悬浮培养过程中各种参数的测定 111
1.细胞大小测定 111
2.细胞重量测定 112
3.细胞体积测定 112
4.有丝分裂指数测定 112
5.细胞起始密度测定 113
6.活细胞率测定 114
第二节 药用植物细胞的大量培养 114
一、药用植物细胞大规模培养工艺与技术优化 116
1.药用植物细胞大规模培养工艺 116
2.药用植物细胞大规模培养过程的优化 121
3.药用植物细胞大规模培养过程中的几个问题 124
二、药用植物细胞大规模培养应用实例 125
1.红豆杉细胞培养生产紫杉醇 125
2.人参细胞培养生产人参皂苷 126
3.长春花细胞培养生产生物碱 127
4.紫草细胞培养生产紫草宁及其衍生物 128
5.丹参细胞培养生产二萜醌类和酚酸类化合物 129
第三节 药用真菌发酵工程的技术与应用 131
一、药用真菌的基本生产技术 132
1.一般生产技术 132
2.发酵工程生产技术 133
二、药用真菌发酵工程技术的应用 135
1.灵芝液体深层发酵技术 135
2.云芝液体深层发酵技术 136
3.冬虫夏草菌液体深层发酵 137
4.猴头菌的液体发酵技术 138
第五章 药用植物组织培养技术的应用 145
第一节 药用植物茎培养的技术 145
一、离体茎培养的基本过程 145
1.主要材料 145
2.茎培养的具体过程 148
3.离体茎的培养结果 148
二、影响茎培养的因素 149
1.植物生长激素 149
2.茎段的褐变 149
3.植株的年龄及生理状态 149
4.芽的部位 149
5.茎尖的大小 149
第二节 药用植物茎尖培养的应用技术 150
一、药用植物的快速繁殖 150
1.快速繁殖体系的建立 151
2.影响快速繁殖的主要因素与解决方法 155
二、药用植物的脱毒培养 156
1.植物组织培养脱毒技术的现状 157
2.茎尖培养脱毒的理论基础 158
3.茎尖培养育成脱毒苗的方法 159
4.通过茎尖培养提高植株脱毒率的有效措施 165
5.茎尖培养脱毒的注意事项 167
第三节 药用植物茎尖培养的应用实例 167
一、药用植物脱毒培养的应用实例 167
1.地黄病毒病及脱毒培养 167
2.甘薯病毒病及脱毒培养 169
二、药用植物快速繁殖的应用实例 173
1.芦荟的快速繁殖 173
2.构杞的快速繁殖 174
3.贝母的快速繁殖 175
第四节 药用植物种质资源的超低温保存与人工种子 178
一、药用植物种质资源的超低温保存 179
1.种质资源保存概述 179
2.种质资源超低温保存的原理 179
3.种质资源超低温保存的程序和影响因素 180
4.药用植物种质资源超低温保存应用实例 183
二、植物体细胞胚胎发生与人工种子 184
1.植物体细胞胚 184
2.人工种子的概念、结构和原理 185
3.人工种子制作的基本过程 186
4.人工种子实用化的关键技术 188
5.药用植物人工种子制作应用实例 190
6.人工种子的意义与发展前景 191
第六章 药用植物育种技术及应用 197
第一节 药用植物的单倍体育种 197
一、单倍体与单倍体育种 197
二、单倍体在药用植物育种中的作用 198
三、应用组织培养技术进行单倍体育种 199
1.应用花药（或花粉）培养技术培育单倍体 199
2.应用子房培养技术培育单倍体 206
四、中草药单倍体育种的应用实例 208
1.花药培养技术培育单倍体的应用实例 208
2.子房培养技术培育单倍体的应用实例 209
第二节 药用植物的多倍体育种 210
一、多倍体与多倍体育种 210
二、多倍体在药用植物育种中的作用 211
三、应用组织培养技术进行多倍体育种 212
1.应用胚乳培养技术培育三倍体 212
2.应用组织培养技术培育多倍体 215
四、药用植物的多倍体育种的应用实例 219
1.胚乳培养技术培育多倍体的应用实例 219
2.组织培养技术培育多倍体的应用实例 220
第三节 药用植物的细胞突变体育种 222
一、突变与细胞突变体育种 223
二、利用细胞变异筛选突变体的优缺点 223
三、利用植物组织细胞培养技术进行突变体育种的途径 224
1.应用单细胞培养技术培育突变体 224
2.应用体细胞无性系变异培育突变体 231
四、中草药的突变体育种的应用实例 236
1.单细胞培养技术培育突变体的应用实例 236
2.体细胞无性系变异产生突变体的应用实例 236
第七章 酶工程技术及应用 241
第一节 酶工程的基本技术 241
一、酶 242
1.酶的发现历史及其化学本质 242
2.酶作为催化剂的特点 242
二、酶工程简介 244
1.酶的合成 244
2.酶的分离纯化 244
3.酶的固定化 245
4.细胞的固定化 250
5.固定化酶反应器概述 250
6.固定化酶反应器的选择 256
7.固定化酶反应器操作 257
第二节 酶工程技术在制药工业中的应用 257
一、青霉素酰化酶在新型抗生素生产中的应用 257
二、酶应用于生物大分子 258
三、固定化酶在生物传感方面的应用 259
第三节 酶工程技术研究及应用进展 260
一、紫杉醇及其药源问题 260
二、紫杉醇生物合成途径及其相关酶克隆研究现状 261
三、从10-DAB开始酶法半合成紫杉醇的可行性与其优势 263
四、与紫杉醇相关的酶催化研究现状 264
1.紫杉醇及其类似物的酶催化修饰 264
2.紫杉醇骨架前体紫杉萜的酶催化合成 265
3.紫杉醇全合成过程中外消旋同分异构体混合物的酶法拆分 266
五、酶法半合成紫杉醇需要解决的主要问题与研究方向 267
第八章 药用植物基因工程技术 270
第一节 目的基因的克隆 270
一、根据基因编码产物的功能克隆基因的方法 270
二、根据已知核苷酸或蛋白序列克隆基因的方法 271
1.同源克隆 271
2.电子克隆 272
三、利用各种遗传标记技术克隆基因的方法 273
四、通过创造突变体克隆基因的方法 274
1.转座子标签法 274
2.T-DNA标签法 275
五、根据基因的差异表达克隆基因的方法 276
1.差减杂交 276
2.mRNA差异显示 276
3.代表性差示分析 277
4.抑制性差减杂交 277
5.DNA微阵列 277
第二节 植物基因转化载体系统的构建 278
一、根癌农杆菌Ti质粒基因转化载体构建 278
1.Ti质粒的改造及卸甲载体构建 278
2.中间载体的构建 279
3.中间载体上的启动子元件 280
4.中间载体对植物的转化 281
二、发根农杆菌Ri质粒基因转化载体构建 282
1.发根农杆菌的分类 282
2.Ri质粒的结构特征和发根农杆菌对植物的转化机制 283
3.Ri质粒载体的构建 286
第三节 目的基因的遗传转化系统 286
一、载体型植物遗传转化系统 286
1.转化受体系统的建立 286
2.根癌农杆菌Ti质粒介导的遗传转化法 287
3.发根农杆菌Ri质粒介导的遗传转化法 289
二、DNA直接转化系统 293
三、种质转化系统 295
四、各种转化系统的比较 296
第四节 转基因植物的检测 297
一、报告基因的检测 297
1.新霉素磷酸转移酶基因的检测 298
2.潮霉素磷酸转移酶基因的检测 298
3.庆大霉素抗性基因的检测 298
4.氯霉素乙酰转移酶基因的检测 298
5.β-葡萄糖苷酸酶基因的检测 298
6.荧光素酶基因的检测 299
7.冠瘿碱合成酶基因的检测 300
8.绿色荧光蛋白基因的检测 300
二、外源基因整合水平上的鉴定 300
1.PCR检测转化植株 301
2.Southern杂交检测转化植株 301
三、外源基因转录水平上的检测 302
1.Northern杂交检测 302
2.反转录PCR检测 303
四、外源基因翻译水平上的检测 304
1.Western杂交检测 304
2.免疫技术检测 305
五、基因工程在中草药遗传改良中的应用前景和问题 306
第九章 药用植物基因工程技术的应用 311
第一节 药用植物抗性基因工程 311
一、药用植物抗虫基因工程 311
1.苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白基因 311
2.蛋白酶抑制剂基因 315
3.α-淀粉酶抑制剂基因 316
4.植物凝集素基因 316
二、药用植物抗病及其他抗性基因工程 318
1.病毒外壳蛋白基因及其应用 318
2.核糖体失活蛋白基因及其应用 319
3.几丁质酶基因及其应用 320
4.β-1，3-葡聚糖酶基因及其应用 321
5.抗菌肽基因及其应用 321
6.病毒卫星RNA的利用 322
7.病毒复制酶基因及其应用 323
8.溶菌酶基因及其应用 323
9.硫堇 323
10.植物防卫素 323
11.其他抗性基因 324
第二节 药用植物的代谢工程 327
一、黄酮类化合物及其代谢工程 327
1.黄酮类化合物的生物功能 328
2.黄酮类化合物的生物合成途径 328
3.黄酮类化合物合成的代谢工程 329
二、萜类物质及其代谢工程 331
1.青蒿素的代谢工程 332
2.紫杉醇的代谢工程 334
3.其他萜类物质及其代谢工程 337
三、生物碱及其代谢工程 338
1.萜类吲哚生物碱及其代谢工程 338
2.莨菪烷生物碱及其代谢工程 341
3.其他生物碱及其代谢工程 344
四、其他植物次生代谢物及其代谢工程 344
第三节 毛状根培养技术的应用 345
一、毛状根培养在次生代谢产物生产中的应用 345
1.利用毛状根培养生产次生代谢物的优点 346
2.影响毛状根生长和次生代谢产物合成的因素 347
二、毛状根的大规模培养 348
1.生物反应器应用于植物组织、细胞培养的发展概况 348
2.适用于毛状根大规模培养的生物反应器 348
3.毛状根大规模培养的新技术 350
4.毛状根大规模培养的新型反应器设计原则 351
三、菘蓝毛状根的诱导 351
四、人参毛状根的诱导 353
五、甘草毛状根的诱导 354
六、其他药用植物毛状根的诱导 355
第四节 转基因植物作为生物反应器生产药物 355
一、疫苗的生产 358
二、抗体的生产 358
三、其他蛋白质药物及细胞因子的生产 359
四、利用转基因植物生产糖类物质 359
第五节 药用植物基因工程可能涉及的安全性 360
一、药用植物基因工程的环境安全性 360
二、药用植物基因工程的食品安全性 362
三、基因工程技术的发展对药用植物转基因安全性的影响 363
第十章 分子标记技术在药用植物中的应用 373
第一节 分子标记的种类与基本技术 373
一、分子标记的种类 373
二、常用分子标记的基本原理与技术 375
1.RFLP标记技术 375
2.VNTR标记技术 378
3.SSR标记技术 379
4.ISSR标记技术 380
5.RAPD标记及其衍生的分子标记 381
6.SCAR标记和STS标记 384
7.AFLP标记技术 384
三、分子标记在分子生物学研究中的应用 388
第二节 分子标记技术在药用植物中的应用 390
一、种质资源鉴定 391
1.分子标记在药用植物分类上的应用 391
2.植物药材的真伪鉴别 392
3.中草药的道地性分析 393
4.中药材基原植物的鉴定 394
5.复方制剂、粉剂中药材的成分分析 394
二、分子标记辅助药用植物育种 395
三、分子标记技术在药用植物研究上的应用前景 396
第十一章 中药现代化与生物技术 402
第一节 中药现代化的内容 402
一、中药现代化的背景 402
1.中药产业发展的良好机遇 402
2.中药产业发展面临的挑战 403
二、我国中药现代化的战略目标与内容 405
1.中药现代化的战略目标 405
2.中药现代化的内容 406
三、中药现代化行动计划的实施与进展 409
第二节 生物技术在中药现代化中的作用 410
一、生物技术在中药现代化研究中的作用 410
二、利用生物技术保护和开发中药材资源 412
1.利用生物技术保护中药资源 413
2.利用生物技术研究中药资源生物多样性及可持续利用 413
三、生物技术在中药材GAP基地建设中的作用 414
四、现代中药基础理论研究与生物技术应用 417
1.国外对现代中药基础理论的研究现状 417
2.我国在现代中药基础理论研究上的成就与进展 419
五、其他生物高新技术在中药研究中的应用 420
1.基因芯片技术在中药研究中的应用 420
2.指纹图谱技术在中药材质量控制中的意义与作用 425
附录 434
1.植物组织细胞培养常用培养基配方 434
2.部分中草药植物组织培养种类名录 438
3.药用植物主要栽培品种病害名录 442
4.利用Ri质粒转化成功的植物及其毛状根中含有的重要次生代谢产物名录 448
5.医药标准和规范 453
5.1 中药材生产质量管理规范（GAP） 453
5.2 药品生产质量管理规范（GMP）（1998年修订） 458
5.3 药品经营质量管理规范（GSP）认证管理办法（试行） 465
5.4 药品临床试验管理规范（GCP） 468
5.5 药品非临床研究质量管理规范（GLP） 475