所幸的是,國家政府部門和許多相關的中藥企業已重視到這一點並采取了一些有利措施,其中被廣泛認可並行之有效的解決方案就是建立科學、規範的藥用植物種植基地,對原料藥材的生產實行GAP管理。自天士力集團第一個在陝西商洛建立了符合GAP標準的丹參藥源基地後,全國已建立了600多個中藥材生產基地,栽培麵積約600萬畝,近兩年,又先後建立了60個重點品種的中藥材規範化種植基地。一些生產中藥產品的大型企業也先後加入到了這個行列,紛紛建立了自己的藥源基地,如四川迪康藥業在四川建立了川芎藥源基地、上海市藥材公司在上海建立了西紅花藥源基地、北京同仁堂藥廠在山東建立了金銀花藥源基地、江蘇銀杏生化集團股份有限公司在江蘇建立了銀杏葉藥源基地、廣州白雲山中藥廠在廣東建立了穿心蓮藥源基地、南京金陵製藥廠在貴州建立了石斛藥源基地、湖北津奉藥業集團在湖北建立了細梗胡枝子藥源基地等等。這些藥源基地的建設大都選擇了氣候條件適合道地藥材生長的地區,對水源條件、土壤條件、品種的選育、生長時間、采收時間、有機肥和化肥的使用、農藥的使用這幾個方麵都進行了嚴格的科學規定。不可否認,建立符合GAP標準的植物藥藥源基地,為藥用植物的可持續利用提供了一條成功的思路。這既保護了野生藥用植物資源,又使藥材的有效成分、生藥的數量、質量得到了基本保障,一定程度上解決了植物藥產業的原料問題。

2.細胞培養生產藥用成分

Gottlieb Haberlandt 1902年提出植物細胞全能性的設想,1948年得到了證實,這為進行植物細胞培養工作奠定了理論基礎。植物細胞的全能性理論指出,植物體內的任何一個細胞都包含有整個植物體全部的遺傳信息,都具有在一定條件下發育成一個完整植株的能力。1978年,鄭光植等人在一次國際會議上提出了植物細胞有次級代謝的全能性的觀點,認為培養細胞也具有植物全部的次級代謝潛在功能,如果人為提供了合適的培養條件,某些功能就會表達出來。根據上述理論,1967年Kaul和Staba首次采用多升發酵罐培養小阿米細胞,並獲得了其中的藥用成分——呋喃色酮(Visnagin),這為其後的研究樹立了成功的典範。進入20世紀70年代後,微生物發酵技術的進步與完善為植物細胞大量培養提供了寶貴的經驗。20世紀80年代成為該領域發展的黃金時期,科學家們取得了一係列重大突破。大規模植物細胞培養技術經過幾十年的努力研究已取得很大進展,植物細胞大量培養用以生產植物次生代謝物已構成了生物工程的重要組成部分,逐漸完善成一門利用植物細胞體係(培養細胞),通過現代的生物工程手段(細胞大量培養、次生代謝物及其調控、細胞突變及其篩選等),進行工業規模生產,以獲得各種產品的新興的跨學科技術(唐建軍等,1998)。迄今為止,全世界已對近1000種植物進行過細胞培養方麵的研究,生產的天然產物包括藥品、香料、色素、食品、化妝品等500多種(常鈺等,2001)。有些藥用植物種類已實現工業化生產,如通過希臘毛地黃細胞培養物生物轉化生產地高辛、從日本黃連細胞培養物中生產黃連堿、利用紫鬆果菊細胞生產具免疫活性的多糖、利用人參細胞培養物生產人參皂苷、利用紫草細胞培養技術生產紫草寧等等。相對於傳統的中草藥加工製作,利用細胞培養的方法生產中草藥有效成分有以下幾個優點:

①次生物質的生產是在可控條件下進行的;②可通過條件優化和細胞株篩選得到超越整株植物產量的次生代謝物;③培養細胞是在無菌條件下生長,可排除病菌、蟲害和重金屬離子等不利因素;④可以進行特定的生物轉化反應,得到單一的有效成分;⑤可以探索新的合成路線,獲得新的有用物質。所以,該技術不僅節約能源和時間,大大減少占地麵積,並且不受地域和季節的影響,保護了那些天然稀有、生境獨特、繁殖能力差的藥用植物資源,對於維持生物多樣性、保持植被具有一定的促進作用。近些年來,應用植物細胞大量培養的生產與研究主要集中在一些天然稀有、瀕危滅絕、藥效明顯、經濟價值較高的藥用植物上麵,如西洋參、長春花、雪蓮、紅豆杉、青蒿等等。現在已有九種紅豆杉植物建立了細胞懸浮培養係統,培養技術的研究取得了很大進展,Saito等人從短葉紅豆杉和東北紅豆杉的愈傷組織中篩選到的細胞株,紫杉醇含量達到了0.05%,是原來紅豆杉樹皮中紫杉醇含量的10倍。

劉長軍等人(1996)在對西洋參細胞培養的研究中發現,懸浮培養的西洋參細胞經刺盤孢菌絲狀誘導子處理後,總皂苷產率由對照的296mg/L增長到了679mg/L,並且有85%排放到了培養基中。李弘劍等人(2001)將果膠酶(0.2%)添加到青蒿素合成培養基中,處理黃花蒿培養細胞2天,青蒿素合成量比未加刺激的細胞提高了3.08倍。刑建民、趙德修等人(1998)研究了水母雪蓮的愈傷組織誘導和懸浮細胞培養,在MS培養基蔗糖濃度為40g/L時,細胞生長量達到18~19gDW/L,總黃酮合成量可達1423.25mg/L。此外,利用培養細胞生物轉化也是一條較為有效的途徑。在自然界中,許多藥用植物中藥用成分含量很低,但是有些成分的生物合成前體卻很豐富,通過在培養的細胞體係中加入這些藥用成分的前體,利用培養細胞中的酶係催化生產這些藥用成分,不僅專一性強,而且耗能低、效率高,如周立剛等人的文章中提到利用人參毛狀根進行毛地黃毒苷元和18-β-甘草亭次酸的生物轉化。目前,大部分植物細胞培養技術用於植物藥工業化生產還有一定距離,這主要是由於以下原因造成的:①植物細胞生長周期長,容易成團,培養密度低;②高產、穩定遺傳的細胞株很難篩選到;③植物細胞對反應器的要求較高,工藝較複雜;④植物細胞培養要求環境清潔,細胞容易汙染。所以,我們認為植物細胞培養用於生產藥用植物有效成分要首先從市場前景看好、自然資源短缺、生存環境獨特的物種來研究。但是我們相信,隨著生物技術的不斷進步和人們對植物次生代謝途徑以及細胞生長代謝的認識逐漸深入,利用植物細胞培養的方法生產藥用植物的天然成分必將有著廣闊的前景,將在保護生物資源、促進中藥發展中起到積極的作用。