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【关键词】医学;高等院校;中医专业;医学分子生物学;教学;实践
1教材的选择
教材是体现教学内容和教学方法的知识载体,也是教师授课的重要依据和学生学习知识的工具,因此选择合适的教材是教学过程中非常重要的环节。在开设中医学专业医学分子生物学课程时,我们选择了供中医药类专业使用,由唐炳华,王继峰主编,中国中医药出版社出版的《医学分子生物学》作为教材。该教材承接医学院校生物化学的教学内容,深入和系统地介绍分子生物学的理论、技术和应用,注重与基础医学和临床医学的结合,符合中医学专业学生医学分子生物学教学的实际情况,增强了教学效果。分子生物学是一门现代生命科学领域中的前沿性学科,新知识、新理论、新技术层出不穷,发展成果日新月异。因此如何借助现代化的教学设施将基础性的教材内容与最新研究成果的补充增添内容融为一体,是教学改革的主要内容[5]。近年来,以新一代基因测序技术为代表的高通量分析技术,极大地推动了分子生物学的发展,组学以及大数据分析的技术手段为分子生物学的研究提供了更丰富的信息和更广阔的视野。这使得现有的教材出现了一定的滞后性,我们根据长期教学和科研工作的经验体会,编写了针对高等医学院校学生医学分子生物学的专业授课为明确对象的《医学分子生物学》教材。本教材在突出前沿和实用为原则的前提下,缩减了同类教材中普遍出现的与技术细节相关的大篇幅内容,而对理论和原理部分进行了扩展与强化;注重讨论与疾病和临床案例或相关问题的联系;根据对分子生物学发展趋势的把握,尝试了对系统生物学等前沿领域的介绍[1]。目前,该教材已经在本校医学各专业使用了近1年,取得了良好的教学效果。
2教学内容的优化
医学分子生物学课程的概念抽象,内容繁多、新概念、新技术及新进展不断涌现。在有限的学时内,合理安排教学内容、根据学生专业的特点优化教学内容、注重理论知识及技术相互渗透,并兼顾新知识的传授,是取得良好教学效果的关键。配合新教材的内容,重新修订了大纲和教案,精选了7个专题,以“基因与基因组”,“基因组稳定性与DNA损伤修复”,“基因表达的表观遗传调控”作为学生学习分子生物学理论知识的基础;随后通过“基因结构分析的基本方法”,“基因克隆与基因体外表达”介绍多项分子生物学中重要的实验技术;与医学紧密联系的“肿瘤分子生物学”;包含近年来分子生物学前沿知识的“生物组学与研究方法”。确保课程内容既丰富全面,涵盖基本理论与基本技术,又避免重复,还具有前沿性。
3教学方法的多样性
医学分子生物学课程的特点决定了必须采用灵活多样的教学方法才能达到良好的教学效果。
3.1利用多媒体教学的优势
医学分子生物学课程中有很多需要掌握的概念、原理和技术,传统教学模式会导致学生感觉学习枯燥,不能深刻理解概念,缺乏学习兴趣。相较于以往传统的板书教学,多媒体形式更灵活、内容含量更丰富,可以通过幻灯片、动画、视频等更加直观形象地呈现,利于学生在有限的时间内获得更多的信息量[6]。例如在讲授聚合酶链式反应(PCR)技术的基本原理时,仅有文字描述,甚至示意图都不能让学生很好的理解PCR技术是如何把目的基因扩增至100万倍的,在讲解原理后配合PCR扩增的多媒体动画,生动形象的展示PCR在每一轮循环中DNA新链合成的过程,数目变化,最终是如何达到100万倍的。这样就使抽象的理论知识变得具体化,加深了学生对概念的理解和记忆,提高了学习兴趣。
3.2注重学生知识体系的建立
分子生物学的理论知识与基础医学各个学科如生理学、微生物学、免疫学、病理学、药理学以及临床各学科都有广泛的联系,相互交叉与渗透。所以要透彻理解分子生物学的理论精髓,必须将这些相关学科的基本原理有机地贯穿到相应的原理和概念中去。在医学分子生物学教学过程中注重之间的相互联系,例如核酸分子杂交技术涉及生物化学课程中讲过的核酸分子重要的特性即:核酸的变性和复性。我们在讲授核酸分子杂交技术之前会带着学生复习核酸分子变性和复性的概念,然后引出核酸分子杂交的概念,再进入核酸分子杂交技术的介绍。这样既巩固了学生已有的知识,又由浅入深地理解和掌握了新知识,使学生的知识体系跨越学科的界限相互联系在一起。
3.3突出分子生物学技术在中医药学研究中的应用
近年来,运用分子生物学相关知识与技术研究中医学已经在国内外广泛开展,目前的研究成果多集中在中医基础理论、中医辨证论治学说、中药临床应用、中医临床研究等方面,对推动中医理论向现代化迈进有着重要的意义[7]。中医药专业学生的生物学知识背景相对薄弱,因此在教学过程中需要考虑到学生的知识体系、兴趣以及中医药专业人才的培养需求,针对性的进行讲授[8]。在给中医专业的学生讲授医学分子生物学课程的过程中,我们注意在医学分子生物学理论和实验技术的讲解过程中穿插中医药研究中实际案例,如在讲解限制性长度多态性(RFLP)技术时,引入科学家利用PCR和RFLP技术作为分析手段对黄芪亚族和甘草亚族亲缘关系的研究。在讲解人类基因组学和蛋白质组学的研究成果时,介绍利用蛋白芯片技术来鉴定中药品质、分析中药成分;利用基因芯片技术研究中药治疗前后疾病相关基因位点的变化,筛选中药作用靶点。一方面激发学生的学习兴趣,开拓了视野,另一方面让学生认识到学习和掌握分子生物学理论和技术的重要性。
4提高学生的综合素质
时代的发展对分子生物学教学不断提出新要求,对专业人才知识结构和能力素质也提出了新标准,迫切需要培养创新型高素质人才[9]。因此,针对当前中医专业学生的特点,培养学生在基础研究、临床实践中应用医学分子生物学知识分析问题、解决问题的能力,可以为今后学生科研选题或从事这方面的工作打下良好基础。此外,我们还鼓励有能力的学生阅读相关英文专业书籍、和专业文献;参加海内外相关领域专家所做的学术报告,增加学习兴趣和热情。
关键词:食品分子;加工技术;生物学原理
一、前言
食品微生物检测对于保障食品安全起着及其重要的作用。传统的微生物检测方法虽然有效,但存在检测成本高、速度慢、效率低等问题,难以满足现代社会快速检测的要求。随着细菌基因组学和分子生物学技术的飞速发展,诞生了许多分子生物学技术,它们因准确度和灵敏度高、特异性强、操作简便、检测周期短、效率高等优点,越来越被广泛应用。
二、食品分子加工技术生物学原理及应用
(一)基因探针技术
基因探针的工作原理为:将微生物特性基因DNA双链中的一条进行标记,制成DNA探针,由于DNA分子杂交时严格遵守碱基配对的原则,通过考查待测样品与标记性DNA探针能否形成杂交分子,即可判断样品中是否含有此种微生物,并且还可以通过测定放射性强度考查样品中微生物数量。该方法具有特异性强、灵敏度高和操作简便、检测时间短等优点。
近年来,基因探针技术不断发展和推广,在微生物检测中的应用研究也逐渐广泛第开展起来,并且随着基因探针技术研究的不断深入,一些基因探针新技术如非放射性基因探针、DNA生物传感器探针及分子信标探针的研究也获得了重要进展,目前食品中的一些微生物病菌如大肠杆菌、志贺氏菌、沙门氏菌、耶希氏菌、金黄色葡萄球菌、单增李斯特菌等都可以使用基因探针技术检测。
(二)阻抗法
阻抗法是根据微生物在生长时培养基中的碘惰性底物经过代谢成为活性底物,培养基中的电导性就会增加而降低 培养基中的阻抗在此刻, 这对培养基中的电阻抗的具体变化情况进行检查研究就会完成对被检测样本微生物的检测鉴定。其具有很多优点,比如特异性、高敏感性以及反映快速等,该种检测方法适用的范围广,在很多领域都得到了广泛的应用。
(三)放射法
这种检测方法是一种新的检测技术它是将多种物理和化学诊断方法结合在一起,它的原理是在细菌生长的过程中通过培养基中的盐类底物或者是有碳标记的碳水化合物在代谢之后产生一氧化碳,然后测量分析产生的一氧化碳量,其量在原有碳水化合物的基础上一氧化碳量有没有增加来实现对被检测样本中的某种微生物细菌进行分析研究。该种检测技术对各类物品的无菌检测都是非常适用的。该种检测方法具有很多优点,比如速度快、准确度高,更重要的是可以实现自动化检测。
(四)传感器检测技术
生物传感器是将生物感应元件的专一性与能够产生和待测物浓度成比例的信号传导器结合起来的一种分析装置,与传统的化学传感器和离线分析技术 (如HPLC或MS)相比,生物传感器有着许多不可比拟的优势,它作为一种新的检测手段正迅猛发展。近年来生物传感器的研制越来越趋向于微型化、集成化、智能化以及无创伤的方向发展,随着检测仪器和检测方法的不断成熟,生物传感技术在食品现场快速检测领域将有更广阔的应用前景。
(五)免疫胶体金试纸
对食品安全领域不断出现的新问题,短时间内很难开发出高灵敏度的比色快速检测方法应用于现场的快速测定,而抗体制作技术已比较成熟,胶体金试纸检测在这方面具有较大的发展空间。
(六)基因芯片技术
基因芯片产生于上世纪90年代初,是一种全新的微量分析技术,它利用微电子、微机械、生物化学、新型材料、计算机等多学科的先进技术,将大量的人工设计好的基因片断高密度、有序地排列在玻璃片等载体上而得到的一种信息检测芯片。基因芯片具有操作简便快速、高通量、特异性强等优点,基因芯片的这些优点有效地克服了以前传统的原位杂交技术和NORTHERN技术极低的检测通量、操作复杂、自动化程度低的缺点。因而基因芯片技术被越来越广泛地应用在食品检测领域中。
三、结语
食品安全是一个全球性重大公共卫生问题,建立更灵敏、更有效、更可靠、更简便的微生物检测技术是保证食品安全的迫切需求和食品微生物检测技术的发展趋势。分子生物学技术以其快速、准确、灵敏的优点逐渐成为微生物分类鉴定的主要手段,国外分子生物学技术在食品微生物检验中的应用研究已比较成熟,国内由于各种条件的限制,目前实际应用并不多。
参考文献:
关键词:生物医学;发展趋势;特征
0前言
随着社会经济的发展,生物医学领域不断取得新突破,对人们的生活产生巨大影响,人们对生命科学本质的认识也更加深入,对于疾病的研究不再停留在表层,而是深入到了分子,并通过理论与试验结合研究出更多治疗方法,对于人类身体健康发展产生了重要影响。
1生物医学的发展趋势
1.1实现生命操控的趋势
生命操控的理论基础是合成生物学,就是要对一些生命体系进行有目的性的设计,是其能够满足人们需要,或者是为人类提供新的食物及药物,或者能够制造出一些新型环保材料,或者能够帮助人们处理某些信息,这一学科结合了包括基因工作、纳米技术以及计算机模拟等多个领域的技术,对于解决人类身体健康问题、环境污染问题等具有非常重要的作用,这种将这种对生命过程进行重新设计的研究方法称之为生命操控,体现出人类对生命体的研究已经逐渐从分散走向系统,人工细胞得合成就是生命操控的成功实例,也就是说人类已经不仅可以在分子水平观察生命,还能够通过技术手段再造生命、操控生命[1]。
1.2基因药物迅速发展
药物是解除人类身体疾病的重要物质,对人体致病原因的研究越深入,人们就越有机会研制出更先进的药物来治疗这些疾病。随着生物医学的发展,人们对致病原因的研究已经深入到了基因水平,在发现各类致病基因及其致病机理以后,人们对药物的研究也突破了传统领域,不再是对所有细胞或者基因展开攻击,而是对致病基因进行选择性的攻击,这样不仅能够大大提升药物疗效,还能够降低这些药物对人体产生的副作用,这种单一基因对应单种药物的研究方式已经取得了显著成果,但是值得注意的是,在面对单一基因开发药物时一定要对整个网络进行控制,否则就可能达不到预期临床效果,或者是产生其他副作用。
1.3对于一些复杂性疾病进行深入研究
心脑血管类疾病以及肿瘤等一直是困扰人类身体健康的难题,造成这些疾病的原因很复杂,由于其并不是某个基因缺陷引起的,而是综合了多种遗传因素与环境因素,因此要想治愈这些疾病还有很长的路要走。生物医学还不发达的时代,人们对这些复杂性疾病的研究具有一定的片面性,研究方法也比较单一,防治模式也比较简单,治疗水平无法满足实际需要。实际上人体内部存在一个复杂的运行网络,无论是某种物质的通道还是某种调节作用,都是一个个小体系,各个小体系之间又会相互影响,因此这些复杂疾病是所有体系共同作用的结果,近几年人们通过生物学方法对这些体系进行深入研究,往往以更加系统、综合的角度来看待这些疾病,虽然要真正找到治疗和预防这些疾病的方法还需要一定时间,但是我们不得不说已经找到了正确的研究方向[2]。
2当前生物医学发展特征分析
2.1各个学科之间走向聚合
生物医学的迅速发展实际上是多门学科结合在一起的结果,学科之间的交叉对新兴学科的发展具有重要意义。例如,分子生物学领域得出了基因是遗传物质这一结论,之后人们根据这一结论分析出了基因调控以及表达过程,从此对基因的研究进入了新阶段,而分析这一结论的得出过程我们不难发现,其基础并不是生物这一门学科,而是结合了传统生物学知识、化学知识以及物理知识,也就是说这些学科的交叉促进了分子生物学的发展,再比如,现代分子影像技术就是医学理论与物理技术结合的结果。而随着生物医学的进一步发展,这种交叉模式已经逐渐向着聚合模式转变,这种模式除了涉及到医学技术、生物学技术以外,还囊括了纳米技术以及计算机技术,这些技术在推动生物医学发展的过程中体现出一种聚合性,体现出了生物医学发展的巨大潜力,不就的将来一定会产生新突破,同时带动相关科学技术的共同发展[3]。
2.2体现出大科学的研究模式
最初人们在发展生物医学这门学科的时候,研究模式一般具有小科学的特征,然而,人类基因组计划却拉开了大科学研究的序幕,具体有以下几点特征:第一,所研究的项目具有较大社会规模,涉及到的领域、人员较多;第二,研究项目中包含的知识量较大,知识的积累速度也非常快;第三,整个研究项目能够体现出一种加快发现的趋势;最后,整个项目能够产生明显的社会效应。可以说大科学的研究模式是小科学研究的必然结果,这两种研究方式都有自身的规律和特点,因此研究过程中要趋利避害,为生物医学这一领域的进一步发展打下坚实的基础。
2.3临床医学中体现出“转化医学”特征
生物医学的发展的确为决绝临床问题作出了重要贡献,但是在分析近几年生物医学的研究内容我们会发现其呈现出以下趋势:随着研究水平的提升,研究内容越来越复杂,有相当一部分研究已经脱离了临床实际,这对于解决临床问题是十分不利的。任何一门学科的发展都是要为人类服务,因此对于学科的研究要遵循以人为本的原则,在这种形势下人们提出了转化医学的概念,就是通过多种途径将人们在生物医学领域取得的成果迅速转化为解决临床问题的技术和方法,用一条快速通道来连接病房和实验室,实现基础研究与临床的有效整合[4]。
3总结
在现代科学技术的推动下,生物医学的发展已经步入了新阶段,对生命过程的研究已经从宏观过渡到了微观,对于进一步观察生命过程、有效预防和治疗各类疾病具有重要意义,我们应该认真分析生物医学的特征和发展规律,明确各个学科之间的影响,建立完善的生物医学研究系统,促进这门学科的进一步发展。
参考文献
[1]罗长坤.当前生物医学发展特征及其对科技创新方式的启示[J].医学与哲学(A),2014,12(14)01:1-4.
[2]张宁,罗长坤.当前生物医学发展的几个主要特征及其对医学科研管理的影响[J].中华医学科研管理杂志,2005,13(15)01:14-16.
[3]施忠道.浅析新世纪我国生物医学科技发展的趋势与重点[J].医学与社会,2000,11(13)05:4-7.
然而,现实的情况是,根据不同作物种类,中国植物分子遗传育种研究水平与国际先进水平相差10年到30年。分子育种在产业化方面也处在相对低的发展水平。因此,中国分子遗传育种要走出目前的困境,需要做大量具体细致的工作。
分子生物技术育种优势显著
过去,人们依靠传统育种方法获取作物新品种,其根据选择的特性确定植物亲本,然后通过杂交、回交或者直系筛选程序来完成。传统育种方法存在着极大的盲目性、经验性、不确定因素和长周期的问题。
目前,世界遗传育种研究已从传统的常规育种技术进入依靠生物技术育种阶段。科学家已从单个基因的测序转为有计划、大规模地检测水稻等重要生物体的基因图谱,全世界已有6000多项农作物方面的生物技术研究成果进入田间试验。所有这些都表明,未来世界种子产业竞争的焦点主要是生物技术,尤其是DNA(脱氧核糖核酸)标记辅助育种和基因工程。生物技术向人类展示了种业的巨大发展潜力,创造着农业革命的未来。许多发达国家已明确提出了“向生物技术要产量”的口号。
植物的分子遗传育种可谓系统的分子生物学工程,它是植物细胞学、植物生理学、传统分子生物学、生物统计学以及传统遗传育种的综合体,是高通量分子遗传育种和传统遗传育种相结合的系统工程。分子育种简单地说就是在作物育种领域应用分子生物学技术,其可概括为数量性状位点图谱或基因测序发现特殊基因位点、分子标记辅助育种、基因组筛选以及基因工程几个部分。
要实现作物分子遗传育种的目标,首要任务是了解选择群体细胞的生理生化特性以及与之相对应的表型现象,也就是要确定植物群体实际基因或基因片段的表达与表型现象的内在关联程度。而这种关系的确立过程即是获得基因表达的数量性状位点图谱或相关图谱的过程。为获得数量性状位点图谱,需要经过选择那些遗传上有着明显分离的作物亲本品系、获取能够区别不同品系的基因标记、借助先进的第二代测序技术进行DNA测序和利用统计技术确定可用来预测作物特性表现型的DNA标记。
确定预测作物特性表现型的DNA标记后,人们便可用此DNA标记进行相关特性的育种选择,即作物育种的标记辅助选育。这种选育过程相对于传统的表现型筛选要简单,它可以为我们节约大量的时间、精力和资源。这种选育过程的优势表现在人们能在苗期进行选择以及可以进行单株选择。
分子水平植物遗传育种的实施可帮助人们在最短的时间里实现下列目标:1.大大缩短半野生群体转化为商业用新作物品种的时间和空间;2.让现存的作物品种尽快适应新的环境压力,如抗病虫害,以及满足人们对其营养成分和形态学的需求;3.迅速地让那些来自相同种类的野生家系的、有价值的特性载入到现存作物中去;4.容许植物育种家直接操作那些高度复杂的植物特性,如杂种优势和花卉类特性;5.能够对那些常常被忽略的孤生作物,如小米、山药、根类和块茎类作物等进行有效的遗传选育。
建立高通量分子遗传育种技术平台
中国迫切需要建立多个大规模、高效率的分子遗传育种技术服务平台。这个服务平台应该由国家统筹建立,实行企业化管理。引进和吸收国际先进的技术和设备(包括第二代和第三代测序技术设备,可进行全自动化用于单株筛选培育的温室设备等),并建有能进行常规育种的繁育基地。这个平台的建立应该能够为植物遗传育种科研机构和种子企业等,根据不同作物、品种、品系以及相对应的特性,提供全方位高通量分子遗传育种服务。这些服务包括:基因标记物的筛选、标记亲本筛选、高通量测序以及与之对应的作物分子遗传育种项目、高统量分子标记辅助育种、遗传数据分析、种质基因库的建立、品种亲本筛选、种子品质鉴定和常规的品种比较试验等。除此之外,企业本身还能够承担国家重大科研项目。
这种高科技服务平台的建立,能够有效地利用现有的与农业生物技术研究相关的以及已经建立起来的与传统植物遗传育种有关的人才和技术设施,同时有能力满足中国制种业在高科技生物制种方面的需求,从某种程度上解决目前中国种业至今不具备高科技研发能力的问题。采取企业化的管理机制,如果操作得当,有国家政策层面上的支持,3年至5年内完全有可能达到上市企业的水平。
农业的作物分子遗传育种是一个系统工程,其重要性和社会影响力绝不亚于航空航天工程。考虑到中国的实际情况,有必要成立一个国家级别的作物遗传育种专家委员会,其由中国科技部、农业部和农科院牵头,组织国内外从事作物分子遗传学研究的专家组成专家委员会,针对中国现有的主要农作物(大约300种),逐个就目前该种作物相关的分子遗传育种水平进行调研,针对不同作物种类,提出未来5年至10年分子遗传育种的详细规划,并拟定出详细的系统研究方向、策略和研究方案;同时根据不同作物种类及其重要的筛选特性,推选出适合中国国情的分子遗传育种专项课题,通过类似于国家863计划的形式,在全国范围内实行竞争申请项目课题,由专家委员会在整个课题实行过程中监督指导具体课题的执行和落实情况。
分子生物育种高通量技术是关键
确定正确的发展方向需基于中国国情和世界种业发展趋势。当今中国种业最重要的和首要的发展方向是对传统育种技术进行改造,利用生物技术向传统育种技术进行渗透,提高农作物的育种效率,向以生物技术为代表的高新育种技术转变。传统的品种间杂交选育新品种周期较长、效率较低,以生物技术为代表的高新技术与传统的育种技术相结合,则可以快捷高效地培育农作物新品种,因此,实施常规育种和生物技术育种相结合的科技创新战略,可逐步提高中国种业的科技含量。建立不同作物种类的分子水平的种植资源库,把高科技分子育种技术以及分子水平的亲本选育和种质鉴定贯穿到我们种业发展的各个环节中去,将是种业今天和未来发展最重要的方向和目的。
分子育种仪器设备的自动化操作是实施农业高通量作物分子育种的基本保证。然而,实现高通量作物分子育种必须有能力在高通量的前提下对不同作物种类提取和分离高纯度DNA/RNA,以实现在苗期短的生长期限内对单株进行选育的可能。这也是中国目前实施农业高通量分子育种的技术瓶颈。与此同时,中国科研机构技术不全面,与农业有关的科研机构分散和多为小型试验室,这些造成了中国目前分子水平育种技术落后,基础研究水平低的情况。即使有些已经鉴定的基因标记和数量性状位点图谱也因为不理想,而无法直接应用于分子标记辅助育种实现。
培训、培养和引进分子遗传育种人才
当今世界作物育种业甚至世界农业竞争的焦点就是科学技术和掌握科学技术的人才。谁抓住了技术和人才,谁就在竞争中占据了主动。近年来,中央和地方政府出台了一系列引进高科技项目和人才的计划,并从过去的“招商引资”转变为今天的“招才引智”。但是,在不少各地高科技项目和人才招聘活动中,很难找到与农业生物技术有关的人才和项目。这种现象也许意味着在农业生物技术领域,中国缺乏能让生物技术人才施展才华的技术平台。
中国农业分子生物学家黎裕等专家分析了中国分子遗传育种存在的问题,认为中国作物分子育种新技术新方法创新能力弱、分子育种高效化和规模化没有得到根本解决,以及分子手段与传统育种技术尚需有机结合。然而,或许存在另外一个问题,那就是中国缺乏农业分子遗传育种方面的系统设计师。正如一家想成功开发出具有市场潜力计算机软件的公司,重要的不是公司有多少计算机软件工程师,而是需要有一个具有市场观念、能进行全方位思维的系统软件设计师。
1.1调整教学内容突出学科重点
生药学的主要目的和任务是真伪鉴别、本草考证、质量评价和资源开发利用及保护等,这些方面的内容对于各药的学习都是至关重要的,然而很多教师对于各论的讲解仅倾向于讲解具体生药的性状和显微鉴定,导致不少学生对生药学课程产生认识上的误区,认为学习生药学的主要目的就是为了辨认中药,从而对这门课程失去兴趣。鉴于此,教师在讲解各论时,除了讲授生药的性状和显微鉴定外,要重视生药的基源、化学成分、理化鉴定、药理作用等条目的讲解,以适应生药学发展的要求,现代生药学研究的主要目的是解决生药的质量、安全和资源问题,在给学生灌输知识的同时,要注重培养学生的科研思维。比如在讲解五加科人参时,除了性状和显微鉴定外,人参的有效成分(达玛烷型人参皂苷),药典中的含量测定方法(HPLC法测定,人参皂苷Rg1和Re的总量不得少于0.30%,人参皂苷Rb1不得少于0.20%),以及关于人参指纹图谱的研究进展,人参GAP种植情况,关于人参的现代药理作用等都应该使学生了解。但是,生药学各论中生药有百余种,要对每味生药详细讲解不现实,因此,教师对教学内容应进行合理取舍,在各类药材中选择一些典型的生药详细讲解,对余下的生药则可让学生自学或根据具体情况侧重一两个条目简单介绍,力求做到“少而精”,注重学生学习能力的培养。
1.2总论中内容的增补
生药学教材总论中关于质量控制的分析方法讲解的较少,这部分内容是生药质控的重要手段和技术,是生药质控的重要组成部分,比如HPLC-DAD、HPLC-MS/MS、GC-MS等技术的应用。因此,在讲授这一章节时可以补充这部分内容,让学生了解生药质控的的一些技术。另外,在总论中可以增加生药有效性和安全性评价内容,安全有效是药物的基本特性,是药物临床用药和新药开发的前提条件,在生药学教学中具有重要的地位。近些年生药药理学在研究方法和手段上有了长足的进步,已从整体动物实验发展到组织器官、细胞亚细胞及分子生物学水平,免疫组化和基因芯片的应用使生药药理作用的研究已深入到细胞基因水平。这部分内容也是生药学研究的重要组成部分,通过这部分的教学,可以使学生拓宽科研思路。
1.3新理论和新技术的注入
随着分子生物学、现代药理学、基因组学、计算机科学等的迅猛发展,边缘学科不断涌现,生药学的学科发展也非常迅速,各种新技术、新理论不断融人生药学的学科之中,给生药学带来了新的生机与活力。20世纪90年代PCR技术发明并广泛应用,分子生物学技术的应用,使整个生药学研究深入到分子水平,分子生物学的发展有力地推动了生药学的发展。对于生药活性成分的研究方法,近年来出现了如活性导向分离研究方法、高通量筛选技术、血清药理化学研究方法、肠内菌代谢研究方法、吸收研究方法、生物色谱研究方法以及蛋白组学与代谢组学研究方法等。在生药的安全性评价方面,不但重视外源性的毒性物质如生药中重金属和有害元素的检测、生药中残留农药的检测以及其他毒性物质如黄曲霉素和二氧化硫的检测,对内源性的毒性成分也开始从全方位进行研究评价。生药学作为专业课程之一,新技术和交叉学科的应用在教学内容中的融会贯通同样显得越来越重要,学科的发展要求师生多渠道、多方位了解这些信息知识。在学习生药学的过程中,这些前沿技术应用的信息知识,必定会引起学生的兴趣和重视。
2整合教学方法灵活合理运用
2.1多种教学方法合理运用
由于该课程内容涵盖面广,涉及到植物学、天然药物化学、分析化学、药理学等多学科相关知识,内容复杂难记,很多知识点相似容易混淆,且实践性强,因此如何很好地把这些知识点加以组织并很好地让学生掌握,是每个生药学教师思考的问题。笔者认为应该整合多种教学方法,灵活合理运用,对于不同的章节不同的内容应该采用不同的教学方法。总论部分理论性较强,应以课堂教学为主,采用多媒体技术并结合互动教学法,以提高学生兴趣、掌握生药学基本理论、了解生药学整体概况和生药学研究进展为教学目的。各论部分实践性较强,应以直观教学法和实践教学法为主,采用课堂实物教学和标本馆、中药店、GAP基地参观等多种教学手段来教学,使学生能亲身感受到、触摸到这些生药,从而通过直观感受加强记忆和理解。
2.2结合具体情况充分利用现有条件
生药学教学要充分利用学校的现有条件,比如标本馆,我们学校现有中药浸制、蜡制和饮片三个标本馆,包括上千种中药,这些都是很好的教学资源。有些学校有药用植物园,可以利用课间或课前带领学生进行参观学习。还可以利用校外的一些资源,比如中药店、GAP中药材种植基地等。另外,从事生药学研究的课题组的实验室也是很好的教学资源,可以让学生了解一些研究的仪器、课题、项目等。此外,这门课涉及学科较多,其他学科的实验室、教学基地等也是很好的教学条件,比如分析化学、药理学等学科的研究室。总之,结合学校的具体情况,充分利用一切可以利用的条件,提高学生对生药学的感官认识和拓宽学生的知识面。
3结语
第一:从管理方面来说,医学实验室的工作是一个标准化、规范化的过程。我国已有30多家医学实验室获得认可ISO15189是国际标准化组织颁布的《医学实验室质量和能力专用要求》,加强实验室标准化、规范化建设是现代的必然结果。
第二:从检验技术上来讲,检验医学正在向自动化、信息化、分子化、标准化和床边化发展。
自动化技术;LAC分为两类:一类是模块式自动化,将一定的自动化分析仪组合,完成组合项目,应用较多的形式。一类是TLA,将临床实验室中各种独立的自动化仪器以特殊的物流传送设备串联起来,在信息流的主导控制下,构成流水线作业的组合。也称为临床实验室自动化检验流水线。可以提高工作效率,降低成本,缩短检测周期,提高工作质量,减少差错的发生,有利于提高科研水平和人员素质。
信息技术:LIS是集计算机和现代化管理思想为一体的综合技术。可用于患者标本的识别、检验申请、样本分析、结果报告、质量控制、行政后勤,科研总结等数据管理。
生物传感器:是可将生物信息,如蛋白质、细胞器、活细胞、组织、微生物等转换为分析信号的器件,如床旁分析POCT,具有很好的应用前景。
分子生物学技术、聚合酶链反应、生物蕊片、飞行质谱又叫蛋白质指纹图谱技术。广泛地用于多种疾病的诊断,尤其是癌症,肝癌的敏感性和特异性为91%和89%,卵巢癌的敏感性和特异性为82%和98%,乳腺癌的敏感性和特异性为93%和91%。免疫标记技术更多被人接受和应用,将成为21世纪免疫标记技术的热点。
第三:不同厂家的仪器对同一检验做出的结果不一,不同医院同一检验项目结果不一,就会给临床带来诊断困难。现在国际上比较强调量值溯源的问题,也是检验医学的一个发展趋势。
关键词:重楼;资源;遗传;药用价值
中图分类号:S567.19;S567.239 文献标识码:A
中药重楼为百合科植物七叶一枝花(Paris polyphylla Smith var.chinensis(Franch.) Hara.) 及滇重楼(Paris polyphylla Smith var.yannanensis (Franch.) Hand.-Mazz.) 的干燥根茎,有小毒,其微寒、味苦,具有消肿止痛、清热解毒、定惊凉肝的功效[1] 。现代药理研究显示,在临床上重楼宽泛用于治疗子宫出血、癌症、流行性腮腺炎及慢支炎等疾症,同时重楼的化学成分或提取物具有抑菌、消炎、抗肿瘤、止血、镇静、镇痛等生物活性[2] 。在我国,它还是著名中成药云南白药、季德胜蛇药片、宫血宁胶囊等主要原料药材之一。
自20世纪90年代后,我国中药及保健品行业对重楼的需求量日渐增大,仅云南省年需求量已达800t左右,而全国的年使用量则多达3000多t。除内销外,重楼还用于出口。近5年来,我国重楼的年出口量均在500t以上,且正以每年10%的幅度上升,当前,新鲜重楼市场价格已攀升至130~170元/kg。
众所周知,我国每年所消耗的重楼资源,大多来自野生资源。然而,因其基原种质不清,来源混杂,严重制约了重楼药材质量及其药效稳定性,种质资源是提高中药材质量的关键和源头,是中医药健康可持续发展的基本保证。有鉴于此,通过对重楼野生种质资源形态学、分子生物学及资源化学等方面展开一系列应用基础性研究工作,具有重要战略意义与示范性价值。
1 资源学
重楼属种类分布较广,资源较丰富,但近年的无序开发滥采,致使资源流失严重。罗明华[3] 对峨眉山重楼属的研究中,分析了其种类分布与部分种年生长特征的情况,同时结果显示,重楼属植物有8种3变种在峨眉山,大多数的种类喜湿润荫蔽及微酸性或中性肥沃土壤,并生长在海拔900~1500m的常绿阔叶林、竹林或灌木林下。钟延瑜等[4] 的调查研究认为四川重楼属药用植物有10种7变种,并进行了鉴定。另外,四川攀枝花地区是一优产高效区域,重楼生长产量俱佳[5] 。包维楷等[6] 认为海南重楼喜生于林下暖和高湿的气候环境,其研究调查了海南重楼种群在海南岛尖峰岭林区的生存状况。黑龙江北重楼的资源调查,显示四花台草—毛棒—色木械—紫锻是黑龙江北重楼的最佳生境[7]。在贵州重楼属植物研究中,何顺志[8]整理鉴定出贵州的重楼属药用植物11种,7变种和2变型,其中1种为新种,2种和1变种及1变型为贵州分布新记录。在滇重楼研究上,滇重楼在云南3个地区的情况已被调查与分析。分析发现,在大生境方面,滇重楼各居群比较一致,但各居群间存在一定的生态隔离[9] 。同时存在一重要问题,滇重楼的野生资源已经遭到严重的破坏,特别是在在生态环境较差的地区和贫困地区其情况更为突出。因此,对于重楼属植物的保护,应该首先保护生境地,并有相应的禁止采摘措施出台,研究开辟实现重楼的规模化GAP种植,保护重楼属植物遗传资源多样性。
2 生药学
重楼的性状研究中,14个种可以通过形状、表面特征(包括节间长度、颜色、茎痕、环节等)、根茎的粗细、依据断面(角质化或粉质)及质地等进行区分,从而开展比较研究[10] 。通过显微观察重楼根茎横切面也可以鉴定不同种的重楼,例如北重楼根茎横切面中,中柱内无含针晶束的粘液细胞[11] ,与滕杰等[7] 观察根茎(取材5mm)的中柱内有粘液细胞不同,同时9种重楼也进行了该比较。另外,重楼属与延龄草属短小根茎易混淆。此外,还比较了粉质重楼和胶质重楼的异同,认为二者的药用价值相同。
3 细胞学
20世纪30年代,重楼属药用植物的细胞学研究就已被开展。目前,在分类系统上,主要的26种重楼,已有22种进行了细胞学研究,仅有大理重楼、缅甸重楼、峨嵋重楼和卷瓣重楼等4种重楼除外。重楼的染色体倍性有2x、3x、4x、8x等多种情况,基本可划分为三种类型:
3.1 二倍体种
占主要地位。统计显示有共计14种,占全属种类的52%,如南重楼、凌云重楼、海南重楼均是其中代表。
3.2多倍体种
共计2种,其一为染色体倍性恒定为8倍体日本重楼;其二为染色体倍性不统一,2n=3x,4x,5x,6x,大多数报道为异源4倍体的,亚洲北温带至欧洲的四叶重楼。
3.3种内多倍体
在一些二倍体中,个体或个别居群时有多倍体的情况发生。如七叶一枝花、花叶重楼、五指莲等。
4 分子生物学
随着研究的深入,随机扩增多态性DNA技术也应用到了重楼属药用植物的研究上,分析其遗传多样性和种间关系,研究显示重楼属植物遗传多样性水平较高[12] 。同时,19个不同种的ITS区序列分析显示,重楼属可重新划分为三个独立的属(Paris, Kinugasa, Daisw)。另外,海南重楼应属于较为进化的一个类群,并与侧膜胎座亚属的重楼有共同的起源;小重楼推测应该是黑籽重楼的变种。多叶重楼的RAPD技术分析显示了其4个居群与1个凌云重楼的居群的遗传多样性,结果表明其与凌云重楼遗传距离较远,而七叶一枝花与滇重楼有较近的亲缘关系[13] 。4种重楼属药用植物的荧光原位杂交显示了其18-26SrDNA的定位情况,4个种中C染色体短臂末端均有18-26SrDNA[14] 。
5 发展趋势
虽然近年来国内对重楼进行了一系列的研究,但大多局限于资源学、生药学、细胞学、孢粉学、植物化学和药理学等方面。因此,急需加强重楼在大范围资源调查与收集,深入研究群落的分布特征及规律、居群间与居群内遗传变异,系统阐述重楼遗传变异程度及核心遗传变异分布中心,逐步建立和完善重楼种质资源库,建立信息共享平台,为重楼资源保护开发、核心种质资源构建及新品种(系)选育提供优异材料和理论依据。
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[关键词] 中国检验医学 检验医学发展 发展挑战
[中图分类号] R446.1 [文献标识码] B[文章编号] 1005-0515(2011)-08-294-01
1 我国检验医学的发展情况
1.1 学科专业发展 我国检验医学已建立众多亚分支专业,包括临床的检验、免疫、生化和血液学等。各亚专业发展迅速,如临床生化领域的医学检测:心肌损伤标志物除传统的检测项目外,增加了肌钙蛋白T(I)、脑钠肽(BNP)和同型半胱氨酸等;血脂测定从最基本的胆固醇检测,发展到脂蛋白a(Lpa)和高、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)等检测;糖尿病的相关诊断和治疗效果检测,则从单纯的血糖测定发展到糖化血红蛋白和糖化血清白蛋白等新指标。
分支专业有自身免疫、肿瘤免疫、细胞免疫和感染免疫等项目。细胞免疫采用目前最为先进的流式细胞术代替手工方法,可检测白血病免疫分型、活化T细胞、T细胞亚群、NK-T细胞和干细胞等。肿瘤免疫均从定性检测做到定量检测,如癌胚抗原(CEA)、甲胎蛋白(AFP)及游离前列腺特异性抗原(f-PSA)等。
1.2 学科技术发展 临床血液学的检测从单一的形态学诊断,发展到包括免疫学(I)、形态学(M)、细胞生物学(C)与分子生物学(M)方法的联合检测,而内皮细胞、凝血、系列血小板及抗凝等的广泛应用,使出血性疾病和血栓栓塞的及早发现与治疗获得可能。
在临床微生物学方面,对病原体的检测鉴定完全做到了系列化、标准化、微量化和自动化,在对新病原体诊断的敏感性方面大大提高。抗生素耐药性的检测,目前主要针对耐药机制进行检测;在我国广大医疗机构还发展了支原体、衣原体和梅毒螺旋体等病原体的快速检测;在控制院内和社区感染方面,临床微生物检验已起到重要作用。
1.3 教育、人才与产业发展 我国有45所大学,每年培养近10000名的本科、大专学历检验人才,加入医学检验工作队伍,并培养了一批硕士、博士研究生充实检验队伍。据统计,目前我国三级医院检验科医务人员中,大专、本科学历超过50%,国外进修归国人员和硕士、博士占20%左右。
医院检验科质量管理体系越来越规范化。不断完善规章制度,健全两级管理网络建立专业质控督查标准,以扩大质控覆盖广度和深度。各医疗机构每年进行盲点质量调查、年终检查,不断提高质控意识。
检验医学试剂行业迅速发展。如,中外合资的体外诊断试剂和国产试剂市场占有率增加,一批企业迅速发展起来,像从最初的街办企业,发展为中国免疫产品市场占有率最高的股份企业――上海科华生物。
2 我国检验医学面临的挑战
2.1 满足不断提高的患者服务需求 从治疗转向预防是人类卫生事业发展趋势,而患者也不再局限于被动的需求满足,其要求经济、快速和人性化服务。
经济性。伴随医疗费用的急剧攀升,管控检验医学实验的经济费用也成为降低医疗费用的一项内容,以最低的投入为患者提供及时、准确、有效的检验结果,已成为当前重要课题。如检测实验室是否有权向临床医生提出删改不必要的检验项目,以减低患者费用等,值得思考。
压缩检测周期。即刻检验(POCT)是短时间反馈(STAT)的一种检测形式,未来我国POCT检测的发展会是大势所趋,但目前总体上对POCT的质控监测还不很到位。怎样应对这一转变,是我国检验医学行业须努力应对的命题。而病人有权力得到与医疗费用相应的所有人性化服务,而这正是当前行业工作的薄弱环节,需奋力更进。
2.2 高新技术的发展挑战 生物基因检测技术,包括人类基因组测序在内的基因计划的完成,使在基因检测技术方面,已经可以直接检测基因的突变。临床上,可将其应用于对可疑患者的诊断和鉴别诊断,同时在基础医学方面,进一步探明发病的分子遗传方面原因。病毒性传染病的检测中,如HIV、HBV等的基因突变及非典型性肺炎致病因子诊断等。诊断感染性疾病方面,如对结核蜡样杆菌、结核杆菌鉴别,包括军团菌、立克次体等细菌性感染的检测,改变了过去传统培养手段检测的生长周期长、检出率低状况;在发达国家,基因诊断技术已广泛应用于各种遗传性疾病中,如各种遗传疾病的产前优生诊断等。
3 结语 检验医学所涵盖的范围极为广泛,如血液检查、血清学检查、各种体液的显微镜检查、生化检查、免疫学检查、微生物学检查(含致病性的病毒、衣原体、立克次体、细菌、寄生虫等)、细胞学检查、各种组织及器官的病理学检查,甚至在有些国家和地区还包括各种生理功能的检查(如脑波检查、各种神经功能检查、肌电图、心电图、听力检查等等),且其内容与应用的发展极其迅速。
我国检验医学在学科专业、学科技术和教育、人才及产业方面均取得了长足的发展,尤其在人才培养,设备进步和产业发展上,令人瞩目。而同时,我国我国检验医学的进一步发展,仍面临储多挑战,尤其在基因、分子生物学和生物芯片技术等现代前沿、高端医学、生物技术方面,面临赶超先进水平的艰巨性挑战,此外,检验医学的服务水平也须提高到新的层次,以满足患者需求。
参考文献
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摘要:
本文就花椒的育种现状、有效成分、食用和药用价值、生态效益及分子生物学在花椒上的应用等方面进行论述,并对目前存在的问题进行了讨论。
关键词:
花椒;研究现状;问题
花椒属芸香科常绿或落叶植物,为乔木、小乔木或木质藤本[1],原产我国,是重要的调味品、香料及木本油料树种之一,是一种药食两用树种[2]。花椒的茎和枝具皮刺,茎皮具有芳香味;叶互生,奇数羽状复叶,叶轴有刺突,小叶对生,具有透明油点;花小,青黄色,雌雄异株,顶端伞状圆锥花序或簇生;蓇葖果,红色,毛囊开裂,具粗大腺点,沿背腹缝线开裂;种子球形或半球形,黑色,光亮,具胚乳。花椒作为重要的经济树种,在我国栽培历史悠久,早在公元前11至10世纪的周代,林鸿荣《椒史初探》中就有我国人民利用花椒的纪实。明朝时期我国的花椒就已经远销朝鲜、日本、新加坡、马来西亚等国家,享誉海内外。中国花椒属有39个种14个变种[3],分布范围广,北至辽东半岛,南至海南岛、台湾、地区也有分布。花椒具有较高经济价值和生态保护功能,近年来随着退耕还林工程的实施和市场需求的拉动,我国花椒种植面积迅速扩大。
1花椒的研究现状
1.1花椒生理学研究
在花椒生理方面,李安定(2007)等以盆栽顶坛花椒幼苗为对象,在不同水分梯度条件下用CO2气体分析仪进行林木生理指标观测,研究了顶坛花椒1年生苗净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、叶片水分利用效益与土壤含水量的关系,探索出了喀斯特地区顶坛花椒的最佳土壤含水量范围[4]。彭惠蓉(2009)等通过幼苗形态观察及根、茎、叶生长过程观测,研究了顶坛花椒种苗苗期生长规律,并将苗期划分为3个生长时期[5]。马英姿(2007)等为了筛选蚬壳花椒组培苗增殖的最优培养方案,对影响组培苗增殖的因素进行了试验,探索出了蚬壳花椒的最适增殖培养基[6]。彭熙(2007)等以贵州省花江喀斯特峡谷花椒林地土壤水分全年的动态变化特征为研究对象,分析了土壤含水量与土壤结构、植被间的关系以及不同土壤层次水分动态变化规律,划分出了土壤水分垂直变动带;研究结果表明不同的土层有不同的水分动态变化规律[7]。在耐冷性方面,毕君(2009)等为探讨花椒属不同品系的早期耐低温能力,采用低温发芽与芽苗期低温培养的方法,研究了低温对花椒发芽率、芽苗鲜质量及其物质代谢的影响,试验结果表明花椒各品系芽期和苗期耐冷性具有较好的一致性[8]。
1.2花椒育种研究
在花椒育种方面,育种工作者采取了一系列措施对花椒的生长进行调控。赵晓光(2010)以当年采收的花椒种子为试验材料,用不同浓度的碱水、沙场低温和GA3激素处理,提高花椒种子的发芽率、发芽势和发芽指数[9]。杨大圣(2015)和屈红丽(2015)分别从育苗技术、苗木管理、整地造林、整形管理、水肥管理、病虫害防治及采收管理等方面对花椒丰产技术进行了讨论[10~11],为花椒的栽培提供了技术指导。在良种选育方面,王永发(2003)、原双进(2006)等选育出一批具有遗传稳定、树势强、丰产、易采摘、风味独特等特点的花椒良种,如大红袍王、狮子头、南强1号和无刺椒等[12~13]。
1.3花椒有效成分的研究
近年来,众多学者对花椒的化学成分做了大量的研究,取得了诸多成果。经测定:花椒的化学成分主要有挥发油、生物碱、酰胺、香豆素、黄酮等,其它成分还有三萜、甾醇、烃类、木脂素以及脂肪酸等[14],由于产地的气候、雨量、日照和土质等自然因素的影响,花椒化学组成及含量有较大差异[15]。花椒作为一种调味品,其化学成分的萃取及鉴定方面已有大量研究。牟淑杰(2010)等采用超临界CO2法,通过单因素试验和正交试验设计,研究了提取过程中花椒粉粒度、萃取压力、时间和温度等因素的最佳工艺参数[16]。魏永生(2011)等利用顶空固相微萃取气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)对大红袍花椒挥发性成分的研究表明:其主要挥发性成分为β-月桂烯(21.41%)、苎烯(17.06%)、β-水芹烯(10.60%)、γ-松油醇(萜品醇)(9.50%)、桧烯(8.32%)、β-罗勒烯(8.00%)、胺叶油素(7.09%)、罗勒烯(3.82%)、α-蒎烯(3.59%)、香橙烯(1.15%)、α-乙酸松油酯(1.08%)等萜烯类以及醇类或酯类化合物[17]。应用GC/GC-MS对Zan-thoxylumschinifolium叶水蒸馏提取物的分析表明:新鲜叶中精油的主要成分是芳樟醇(12.94%)、姜黄素(8.95%)、柠檬烯(6.45%)和甘香烯(5.43%)[18]。马英姿(2010)等首次从蚬壳花椒中性亲脂性成分中分离得到了6个化合物:正三十烷、正十六烷醇、熊果酸、异虎耳草素、佛手内酯和β-谷甾醇[19]。此外,研究者对花椒籽的化学成分也做了大量研究。经试验分析证实,花椒种籽油主要成分为棕榈酸、棕榈油酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸,其中,油酸、亚油酸、亚麻酸的混合含量高达57.549%~87.907%;花椒籽油含有丰富的Ca、Mg、Fe、Zn及含量较高的Sr、Mn等人体必需的矿物元素[20]。马养民(2010)等采用GC-MS分析花椒籽油脂肪酸组分,鉴定出l2种脂肪酸,并用峰面积归一化法测定各种组分的相对含量:棕榈酸(20.14%)、油酸(29.72%)、亚油酸(29.65%)和α-亚麻酸(17.91%);花椒籽油不饱和脂肪酸含量高达78.4%,其中多不饱和脂肪酸占总脂肪酸47.8%[21]。寇明钰(2006)以碱溶酸析法提取花椒籽蛋白质,结果表明重庆青花椒籽中蛋白质含量较低(7.18%),而纤维素含量最高,为62.85%[21]。
1.4花椒的功能价值研究
1.4.1花椒的食用价值
花椒是调味佳品,因其含有川椒素、植物甾醇等成分,而具有特殊的麻辣郁香味,是人们喜爱的调味品之一,也是副食加工业的主要佐料,能除腥气、消毒杀菌,是腌制各种酱菜、腊肉、香肠不可或缺的配料。四川花椒被广泛用于中国、日本、韩国、尼泊尔等的菜系中[23~25]。椒柄、椒叶、树皮也具有麻味,可做加工调和的副料,也可做腌菜。《齐民要术》中记载:“其叶及青摘取,可以为菹;乾而未之,亦足充事”。
1.4.2花椒的药用价值
花椒树全身是宝,除具有多种营养物质外,还有独特的药用价值。《本草纲目》中记载:“花椒,其味辛而麻,其气温而热。入肺散寒,治咳嗽;入脾除湿,治风寒湿痹,水肿泻痢,入右肾补火,治阳衰,溲数、足弱、久痢诸症。”花椒是中国传统的中药材,其果实可用于治疗腹痛、感冒、呕吐、腹泻和湿疹[3]。ZanthoxylumalatumRoxb.是一种药用灌木,在巴基斯坦俗称“Timber”,其种籽的粉末具有极佳的香料价值,可以作为芳香补药和开胃药,还可用于治疗发烧、消化不良、霍乱等;其果实、树枝和刺可用作驱风剂和开胃药,可用于治疗牙痛,巴基斯坦人将其干果皮与盐、薄荷和茴香混合,用于治疗消化不良和头痛[26];其根可用作退热药、消化药和补药;其茎皮可用作治疗胃肠气胀、疝痛、消化不良、耳痛、牙痛和蛇咬伤;Zanthoxylumrhoifolium茎皮的醇和己酸提取物具有镇痛的作用[27],该花椒的药用价值在印度得到广泛的应用[28]。此外,花椒具有防虫防腐的功能,对害虫有麻痹、驱逐、预防的效果[29],在保存粮食、衣物时,可用花椒研细,用纱布包好,放在粮食表面或堆入粮、衣物中,具有防虫蛀的作用。此外,花椒还具有抗氧化、保肝、抗疟原虫、细胞毒素、抗恶性细胞增生、抗病毒、抗痉挛和抗真菌的功能[30~36]。
1.4.3花椒的生态价值
花椒具有防风固坝和保持水土的作用。花椒主根较浅,侧根发达,一般分布在50cm土层内,形成错综复杂的根系网络,使其具有耐旱、防风固土和改善生态的功能。李苇洁(2010)等的研究表明,顶坛花椒林生态系统在维系和促进当地社会经济发展及改善喀斯特峡谷生态环境中发挥了重要作用[37]。此外,花椒还具有观赏价值。花椒枝条苍劲,小叶翠绿,枝刺锐利,树形可造形,是优良的园林绿化树种。
1.5分子生物学在花椒上的研究现状
目前,运用分子生物学对花椒的研究相对较少。汉素珍(2011)构建了适宜花椒ISSR-PCR反应的最佳体系[38]。邓洪平(2008)等以九叶青花椒为研究材料,采用RAPD分子标记技术及聚类分析等方法,证明了九叶青花椒具有相对独立且稳定的形态特征,并认为定义其为变种是科学可行的[39]。李庆芝(2009)等采用RAPD分子标记方法分析11个花椒品种的遗传多样性,以及遗传多样性与环境因素的相关性,结果显示不同地域种植的同一品种材料遗传距离较大,说明了花椒的遗传多样性与地域分布有关[40]。郑海星(2011)等利用30条RAPD引物对21份花椒种质资源的DNA进行了扩增,从分子水平上反映出了花椒种质资源复杂的遗传背景[41]。尽管花椒的果实在外部形态,物理特性上与混淆品差异较小,但在cpDNAtrnL-F间隔区序列上却存在着显著而稳定的差异,该序列在属以下的分类阶元中同源性极高,可达100%[42],此外,王福(2015)等利用ITS2序列二级结构作DNA条形码辅助分析手段可准确有效地鉴别花椒及其混伪品[43]。
2目前存在的问题及讨论
2.1存在问题
除东北、内蒙古等地外,我国大部分地区都有花椒分布。常见的栽培品种习惯上称为大红袍、小红袍、大花椒、白沙椒、枸椒、六月椒、八月椒等,其分类依据各不相同,叫法颇多,存在品种杂乱、同名异物等问题,给生产和销售带来不便[44]。与其它果树相比,我国花椒科研起步晚、力量分散,在许多领域的研究不够深入,花椒的良种选育及产业化栽培技术,花椒有效成分的新型提取技术,分子生物学等方面,需进一步深入研究。
2.2讨论
1)当前急需对花椒的品种进行规范化命名,开展大范围的花椒种质资源调查,同时进行选优工作,建立种质资源基因库,在此基础上开展杂交育种、转基因育种等遗传育种新技术研究,培育具有穗粒数多、果粒大、高精油、高抗性(抗病虫、抗干旱、抗低温)、药用价值高、无刺的花椒新品种。同时也可以开展专用目的品种的培育工作,如日本的一些品种,因无刺且株形紧凑,适合椒芽菜生产,培育专用目的的花椒品种,也是花椒育种的一大趋势。
2)我国花椒产品的开发落后,特别是医药、农药、化工等领域的研发相对滞后,也是制约花椒生产化的关键环节。农业发展要与医药、化工领域科研人员进行多学科、多层次合作,大力开展花椒新产品的研发工作,为花椒生产寻求新出路。
3)在良种选育方面,当前应做好不同品种的生态区划分及其规范化栽培技术,重点仍然是提高品质和产量。研究花椒防冻害技术,争取在高效防冻产品上取得突破,此外,加强花椒良种选育,筛选出一批性状稳定、结实量大、刺少、抗逆性强的品种,有助于花椒的推广种植。
4)对花椒树不同树型的冠层结构和生理特征开展研究,以期通过树体内在特征和环境条件相结合的研究来分析解决花椒高落花率和高落果率问题。
5)目前,花椒的采摘主要靠人工采摘。人工采摘费用的快速增加,导致椒农纯收入降低,加上采椒季节用工量大,导致花椒采收劳动力短缺,采收更加困难。因此,选育无刺品种、研究花椒机械化采摘技术和开发花椒机械采摘产品亟待解决。
6)此外,分子生物学技术在花椒研究上的应用较少,在今后的研究中需要加大分子技术的研究,理论与实践相结合,为花椒的辅助育种和高产提供理论依据。
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