生物工程专业课程教师带队药用植物学实习改革初探

摘要：通过探讨药用植物学实习和植物分类学、生物物质分离、细胞工程、发酵工程和基因工程之间的关系，简要分析了由专业课教师组成的带队小组在生物工程专业学生药用植物学实习过程的专业引领作用。

关键词：生物工程专业；药用植物学实习；带队教师

河南省地处中原，位于暖温带与北亚热带之间、植物种类繁多，经济植物丰富[1]。据全国中药资源普查统计，河南省共有药用资源2302种，其中药用植物1963种，药用动物270种，药用矿物69种[2]。药用植物学作为生物工程专业的专业基础课，其野外实习历来受到生命科学技术系领导的重视。实习过程中除实习指导教师外，还组织生物工程专业相关专业课任课教师组成带队小组，在实习过程中负责向学生讲授本门课程和专业的关联，具体情况下面详细介绍。

一、实习过程

我系生物工程专业药用植物学理论课程由药学院的教师讲授，故实习的时间和地点由生命科学技术系和药学院领导共同商定。时间一般选在学生放假后第一周，地点一般选择八里沟景区。每次实习前都会派遣教师到预定地点进行实习考查及安排实习的交通、食宿等事宜；专业课程教师根据考察的反馈意见和实习的时间安排，查阅相关资料，预设4~5个较小范围的题目。

在每次实习前一天指定1名教师讲授实习过程中的注意事项，及相关的分组安排。

学生一般按每10人为一组安排，每小组安排1名具有一定组织能力的同学担任实。每个实习小组配备河南植物志、小铁锹、剪枝剪、标本夹、吸水纸、标签、采集袋、常用药品等物品，并指派专人负责。

实习的过程中，植物的识别分类及标本的采集、制作由药学院实习指导教师指导完成。

二、带队教师在实习过程中发挥的引领作用

在实习过程中，专业课程教师组成的带队小组除了负责学生的安全、食宿等事情外，还要在此过程中寻找一切机会，比如休息间隙，根据预设题目，结合自身的专业背景和所讲授的课程引导学生分析眼前的实习与本专业的关系。以笔者为例，笔者所讲的课程为《生物物质分离工程》，在日常工作中开展了药用植物生物活性成分的分离和结构鉴定，在此基础上，就可以围绕药用植物学进行相关学科的阐述。

（一）与植物分类学的关系

中医中药是我国的历史瑰宝，随着社会的发展，科技的进步，其越来越受到国人的重视，国家开展了中医中药的现代化研究工作，而这一项工作的基础就是中药，其中药用植物占据了绝大部分。药用植物的多源性、同名异物和同物异名使科研人员必须具备分类学的相关知识。

分类学研究除经典的形态学分类法，DNA分子标记技术也得到了大量的应用，1998年由被子植物种系发生学组（Angiosperm Phylogeny Group，APG）提出的被子植物APG分类法，是一种全新的被子植物分类法，其最新更新于2009年[3]，和传统的依照形态分类不同，其分类的依据主要是植物的三个基因组DNA序列，包括两个叶绿体和一个核糖体的基因编码，以亲缘分支的方法分类。

（二）与生物物质分离的关系

药用植物治疗、预防疾病的基础是其所含生物活性成分，这其中不仅含有我们所熟知的蛋白、脂类等成分，还包括其生理生化过程的次生代谢产物，如黄酮、生物碱、萜类等。我们要对药用植物生物活性成分开展抗菌、抗癌等方面研究工作，其首要工作就是各类成分的获取，而这项工作所使用的各种方法手段在生物物质分离这门课程中都可以得到系统的学习，这里包括某种药用植物采摘以后如何对其进行粉碎，粉碎以后活性成分的萃取、分离（离心、过滤、膜分离、层析等各种方法的综合运用）、纯化（层析、结晶等方法的综合运用）及干燥[4]。

（三）与细胞工程、发酵工程的关系

在获得了药用植物生物活性成分信息后，有一个问题会很快摆到我们的面前，即含有高效生物活性成分的药用植物的野生资源是否满足我们的生产生活需求，如果答案是否定的，那么如何解决这个问题呢？细胞工程和发酵工程就会是我们的最佳选择。首先我们可以运用细胞工程的相关技术开展植物培育工作，很少量的野生植株获得后，及时进行分割，培养愈伤组织，在此基础上诱导试管苗，最后对试管苗进行炼化，以使其适应野外环境，为下一步的野外种植打下基础。我们也可以采用直接从愈伤组织收集生物活性成分，如利用紫草养细胞生产紫草素。其次我们在获得少量的药用植物后，可以迅速粉碎原材料，并破除细胞壁，获得具有生命力的原生质体进行细胞培养，然后从细胞培养液中或培养的胞内分离所需生物活性成分[5]。当然我们也可以使用发酵工程的原理和方法，具体的来说就是在野生植株中分离、纯化其内生菌，在此基础上进行发酵工艺的研究，以获得大量的生物活性物质[6][7]。

（四）与基因工程的关系

通过基因工程控制某一特定次生代谢物合成的限速酶活性，或在植物中引入新的次生代谢物合成途径，可提高转基因植物目标次生代谢物含量。对于涉及多个基因表达的植物次生代谢，同时增强多个基因的协同表达是提高次生代谢物产量所必需的[8]。上述工作的展开，离不开基因工程和分子生物学的相关技术，如目的基因的获得、序列的测定、目的基因的扩增、目的基因导入植物DNA及表达等。

三、结论

作者所在单位生物工程专业药用植物学理论课程学习安排在第四学期，在随后的暑期野外实习过程中，由于受时间的限制，除形态学和分类学的相关知识外，其指导老师对这门课程和其他学科的关系介绍相应的会减少。这时，由专业课程教师组成的带队小组就要发挥其长处，每个教师都可以根据自己所学制定几个小型讲座，在实习的间隙随机同学生展开交流，提高实习目的性，增强学生对本专业的认同，激发学生的专业志趣。总之，通过野外实习，不仅要巩固和深化学生在课堂所学的理论知识，使学生初步具备对药用植物科、属、种的实际鉴别能力，掌握药材采集的基本常识，还要使学生认识到药用植物是其专业原材料最重要的来源之一。

参考文献：

[1]丁宝章，王遂义.河南植物志[M].郑州：河南科学技术出版社，1997.

[2]张红瑞，兰金旭，高致明，等.河南省常用药用植物资源的保护与利用研究[J].信阳农业高等专科学校学报，2006，16（4）：108-110.

[3]Angiosperm Phylogeny Group. An update of the Angiosperm Phylogeny Group classi？cation for the orders and families of ？owering plants：APG III[J]. Botanical Journal of the Linnean Society，2009，（161）：105-121.

[4]严希康.生物物质分离工程（第二版）[M].北京：化学出版社，2010.

[5]孙启时.药用植物学[M].北京：中国医药科技出版社，2003.

[6]郑维发.真菌代谢产物的药物发现――资源、问题和策略[J].菌物学报，2011，30（2）：151-157.

[7]王艳红，吴晓民，杨信东，等.温郁金内生真菌E8菌株的鉴定及次生代谢产物的研究[J].中国中药杂志，2011，36（6）：770-774.

[8]何水林，郑金贵，王晓峰，等.植物次生代谢：功能、调控及其基因工程[J].应用与环境生物学报，2002，8（5）：558-563.