生物技术进展范文

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篇1

铁皮石斛苗期与石斛属有些品种在形态特征上有相似性，特别是涉及到种内遗传差异时，利用传统的鉴别方法往往不易区分。RAPD［12］、AFLP［13－14］、SSR［15］、ISSR［16－17］等分子标记技术目前被广泛用于铁皮石斛不同野生居群、不同栽培群体的遗传多样性及亲缘关系的研究。采用RAPD技术进行基因组DNA多态性分析，能从石斛属内26个种当中方便快捷地鉴别出铁皮石斛［12］。Ding等［18］利用SRAP标记分析铁皮石斛9个居群共84份材料的遗传多样性，并进行聚类分析，结果表明原位保存是保证铁皮石斛遗传多样性的首选方法;采用RAPD和ISSR分析9个铁皮石斛自然居群，表明居群间的遗传差异明显，具有丰富的遗传多样性，并且ISSR的多样性检测优于RAPD［19］。谢明璐等［15］利用开发的SSR标记成功对铁皮石斛种质纯度进行鉴定。金波等［20］将扩增获得的铁皮石斛特异RAPD分子标记片段，经克隆、测序，重新设计一对特异性引物转化成稳定的SCAR标记，能特异性地在铁皮石斛中扩增出300bp的片段，实现铁皮石斛的快速有效鉴定。Hou等［21］利用15个新的三核苷酸微卫星标记能够简便快捷地对铁皮石斛进行遗传多样性鉴定和分析。建立DNA指纹图谱，有利于鉴定和筛选铁皮石斛优良品种。虞泓等［22］用AFLP技术对石斛属内4个品种和1个外类群种进行基因组DNA多态性分析，构建了药用石斛的DNA分子指纹图谱。为更准确地进行铁皮石斛种质鉴定、遗传图谱构建、基因定位和遗传多样性的分析，赵瑞强等［23］采用正交设计和单因素相结合的方法构建和优化铁皮石斛SCoT-PCR反应体系，在32份铁皮石斛材料的遗传多样性验证中表现出良好的稳定性和重复性。基因芯片从遗传的角度鉴别铁皮石斛品种真伪，进一步推动了铁皮石斛的遗传分析和鉴别。Sze等［24］利用5SrDNA的基因间隔区的不同，建立了高通量鉴定商业石斛(枫斗石斛)的基因芯片，可以对铁皮石斛与其他种类的石斛进行有效区分。基因芯片与中药化学成分指纹图谱等的鉴定相结合，能确定铁皮石斛药用价值的优劣，发挥最佳作用［25］。

2组织培养

铁皮石斛种子自然状态下萌发率极低，利用组织培养进行铁皮石斛人工快繁是解决铁皮石斛野生资源短缺的有效途径，已有大量石斛组织培养条件的研究报道，目前铁皮石斛试管苗已进入商品化生产。2.1外植体铁皮石斛组织培养外植体来源广泛，一般采用野生铁皮石斛种子［26－29］、根尖［30－31］、茎段［32－34］、腋芽［35］等作为外植体。应用最早和最广泛的外植体是无菌种子，在离体培养条件下，种子萌发后形成原球茎，原球茎可以直接发育形成幼苗，也可以诱导原球茎产生大量愈伤组织，由愈伤组织再分化发育成幼苗［36－37］。唐桂香等［26］以成熟的铁皮石斛种子为材料，以1/2MS为基本培养基并添加20%马铃薯液，种胚萌发率达到79.35%，并能成功诱导出原球茎。杜刚等［27］以铁皮石斛种子为外植体，通过组织培养获得大量种苗。秦廷豪等［31］用铁皮石斛茎段、带顶芽的茎段和根蔸3类外植体在MS培养基上进行诱导培养，发现仅根蔸能诱导出原球茎。王丽萍等［32］和李泽生等［34］分别以MS和1/2MS为基本培养基，选用铁皮石斛幼嫩茎段为外植体能够高效诱导出原球茎。张红梅等［33］以铁皮石斛茎段为外植体材料，经历芽诱导、丛生芽增殖和生根培养3个阶段，获得大量的试管苗，芽诱导率达到86.7%。2.2基本培养基选择合适的培养基是组织培养最关键的一步，针对培养目的、培养途径、培养阶段的不同，所使用的培养基也不同。铁皮石斛组织培养采用的基本培养基包括MS，1/2MS，N6以及相应的改良培养基等［37］。最适培养基的选择主要根据不同外植体来源和不同生长阶段决定。以铁皮石斛种胚作为培养材料，研究发现未经改良的N6培养基对胚的萌发和生长最好，以茎尖作为培养材料，N6培养基诱导愈伤组织能力明显不如MS［38－39］。以铁皮石斛茎段为材料诱导丛生芽，1/2MS诱导的效果最好，生成的苗粗壮［40］。鲍腾飞等［41］的研究表明1/2MS最有利于铁皮石斛类原球茎的生长增殖。王春等［42］以1/2MS+1.0mg·L－1BA+0.5mg·L－1NAA培养基诱导铁皮石斛原球茎，诱导率达到58%。铁皮石斛不同生长阶段的最适培养基也有较大差异。1/2MS、MS和Kc等培养基都适合原球茎的增殖，而B5和1/2MS较适宜铁皮石斛的壮苗培养［43］。2.3培养条件除基本培养基之外，包括外源激素、附加物、蔗糖、pH值、温度和光照等培养条件对不同阶段铁皮石斛生长分化均有影响。铁皮石斛组织培养中常使用的外源激素主要是生长素类(如IAA、IBA、NAA)和细胞分裂素类(如BA、ZT和KT)［44］。苏钛等［45］的研究表明，BA相对于其他激素对铁皮石斛原球茎诱导效果最好，以2.0mg·L－1BA诱导率最高。洪森荣等［46］探讨6－BA和2，4－D对铁皮石斛原球茎增殖和分化的影响时发现，添加1mg·L－16－BA和0.1mg·L－12，4－D对原球茎增殖效果较好。唐桂香等［26］的研究表明，0.5mg·L－1NAA对铁皮石斛的生根效果最好。李璐等［47］比较了6－BA和TDZ对铁皮石斛花芽诱导的影响，结果表明，0.2mg·L－1TDZ最适宜诱导其开花。宋顺等［48］以MS为基本培养基，发现添加0.5mg·L－16－BA和1.5mg·L－1NAA最适合铁皮石斛原球茎诱导，其诱导率为95%;而添加1mg·L－16－BA和1mg·L－1NAA最适合原球茎增殖;添加5mg·L－16－BA+1mg·L－1NAA最适合原球茎分化，其分化率达80%;而在根诱导的培养基中添加1.5mg·L－1IBA+100g·L－1香蕉泥，其生根率能达到100%。一些有机添加物对铁皮石斛种子萌发、芽增殖、组培苗壮苗具有一定的促进作用，已报道的有马铃薯泥［49－50］、香蕉泥［49］、苹果汁［51］等，使用浓度一般在10%～20%。培养基的pH值、温度、光照强度和时间均对铁皮石斛生长有明显的影响。陈青青等［52］研究表明，pH对铁皮石斛的苗鲜重和生根率影响显著，以pH值5.4为宜，其原因可能是pH影响细胞的透性、代谢和培养物的生长与分化，在25℃、光照强度为1500lx时，最适宜铁皮石斛生长。鲍顺淑等［53］的研究表明，在人工光型密闭式植物工厂的可控环境条件下，在光照强度和CO2浓度一定时，光照时间控制在12h/d，铁皮石斛组培苗的净光合速率和叶绿素含量较高，干重和腋芽数增加较多，表现出良好的生长与繁殖能力。

3诱变育种

铁皮石斛生长相对缓慢，一般2～3年才能采收，对现有品种进行遗传改良，培育生长迅速、药用有效成分含量高的新品种是提高产量及质量的有效途径。诱变育种突变频率高，诱发变异较易稳定，可有效改良作物性状，缩短育种年限［54］。物理及化学诱变是常采用的方法，辐射诱变结合组织培养，能加速变异性状的稳定和新品种的育成。詹忠根等［55］利用137Csγ射线辐照铁皮石斛种胚原球茎，针对形态变异的试管苗，采用流式细胞分析DNA的倍性变化，结果发现大部分外部形态发生改变的植株其细胞内DNA的倍性发生了改变。洪萨丽等［56］利用60Co-γ辐照霍山石斛原球茎，研究诱变对石斛生长和生物碱积累的影响，结果表明适当剂量的60Co-γ辐照处理可促进POD、SOD、CAT和PAL酶活性，抑制PPO酶活性，从而能促进石斛原球茎生长，提高悬浮培养原球茎生物碱含量。张青华等［57］采用0.09%秋水仙碱处理24h诱导铁皮石斛丛生芽变异率达到48%，对叶、气孔、染色体的检测，证明变异芽为四倍体或嵌合体。2.5g·L－1植酸能促进石斛多糖的合成，还能促进石斛对碳、氮、磷的吸收［58］。太空诱变育种在中药材品种培育和改良中应用广泛，目前已有数十个审(认)定的中药材品种是通过太空诱变获得的。经航天诱变的仙斛1号铁皮石斛已经通过浙江省非主要农作物品种审定委员会认定。太空诱变技术在有效创造特异突变基因资源和培育作物新品种方面已经显示出重要的作用，成为空间生命科学研究的重要组成部分［59］。利用太空诱变培育突破性优良品种方面具有的独特优势，使今后获得更多优良铁皮石斛新品种成为可能。

4基因工程

4.1基因克隆铁皮石斛的药用有效成分为生物碱、石斛多糖等植物次生代谢产物，这些次生代谢产物需要经过复杂的代谢途径最终合成，并受代谢的关键酶与限速酶调控，如转移酶、合成酶、环化酶等。对关键酶基因进行克隆和分析，是研究铁皮石斛药用有效成分代谢途径及相关分子机制的重点，也是培养优质铁皮石斛新品种的基础。樊洪泓［60］克隆了石斛生物碱合成途径中的关键基因法呢基焦磷酸合酶基因(FPS)的片段，并进行序列分析。为研究铁皮石斛多糖合成与蔗糖合成酶活性关系及表达调控，孟衡玲等［61］成功克隆了铁皮石斛蔗糖合成酶基因(DOSS1)并对其表达分析。曾淑华等［62］对克隆的铁皮石斛磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(pepc)进行表达分析发现，pepc基因在F型铁皮石斛中的表达量为H型的5.55倍。植物凝集素如甘露糖结合凝集素与植物抗病虫害密切相关。铁皮石斛在自然条件下很少发生病虫害，为探究其病虫害抗性与兰科植物凝集素之间的内在关系，Chen等［63］提取铁皮石斛叶片的RNA，根据兰科植物凝集素保守序列区设计引物，通过RACE技术克隆得到全长768bp的铁皮石斛甘露糖结合凝集素基因(DOA)，包含1个498bp的开放阅读框，其编码的165个氨基酸为凝集素前体。半定量RT-PCR分析表明，DOA基因是一个组成型表达基因，在根、茎、叶中均有表达，在茎中表达量最高，可能与铁皮石斛茎的病虫害抗性密切相关。铁皮石斛自然状态下种子萌发需要真菌共生，生长阶段也常伴有共生真菌。钙依赖蛋白激酶(calcium-dependentproteinkinases，CDPKs)以及促分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activatedproteinkinase，MAPK)及其级联途径在从枝菌根、根瘤菌－宿主植物共生体系中起重要调控作用。张岗等［64－65］从小菇真菌(Mycenasp．)侵染的铁皮石斛根中分别克隆了一个受菌根真菌诱导的铁皮石斛钙依赖蛋白激酶基因(DoCPK1)和促分裂原活化蛋白激酶基因(DoMPK1)，在小菇真菌侵染30d的石斛根中，DoCPK1和DoMPK1基因表达均显著上调，分别达到对照根中的5.16倍和7.91倍，表明DoCPK1和DoMPK1基因参与小菇真菌和铁皮石斛菌根早期互作，可能在该共生体系中起作用。4.2遗传转化目前，铁皮石斛的遗传转化最常用的方法是农杆菌介导法和基因枪法。根癌农杆菌(Agrobacteriumtumefaciens)介导遗传转化关键时期为共培养阶段。Yu等［66］构建了含β－葡萄糖苷酸酶基因(GUS)的表达载体，以潮霉素磷酸转移酶基因(Hpt)筛选标记，将类原球茎与农杆菌在无抗生素的培养基上共培养3d，光照16h·d－1，再转移至添加50mg·L－1羧苄青霉素的培养基上继续培养3～4周，之后在含200mg·L－1卡拉霉素的培养基上选择培养6～8周得到转基因植株。GUS组织化学检测和Southern杂交证明GUS基因成功表达。基因枪法在石斛转基因中应用更多。Kuchnle等［67］采用微粒轰击法将Nos-NPTII基因和番木瓜病毒(PRV)外壳蛋白基因(CP)一起导入杂种石斛的原球茎。经过卡那霉素选择培养，PCR分析表明，13株抗性植株带有NosNPT基因，其中有1株带有PRVCP基因。Chia等［68］成功将荧光素酶基因(Luc)通过基因枪法导入石斛类原球茎并获得再生植株。Yu等［66］进一步发展了一个高频再生、高效而稳定表达的转化体系。以潮霉素磷酸转移酶基因HPT为筛选标记，50mg·L－1浓度下就能完全抑制非转化的杂种石斛原球茎生长。杨雪飞等［71］利用基因枪法将来源于大麦(HordeumvulgareL．)的抗旱耐盐基因lea3导入铁皮石斛的类原球茎中，经PPT筛选和生根壮苗培养获得转化植株。对转化植株进行除草剂PPT叶片涂抹检测和lea3基因的PCR检测，结果表明lea3基因已整合到6个株系7株铁皮石斛转化植株基因组中，转化频率为1.05%。与对照相比，获得的转lea3基因植株的耐盐胁迫能力明显增强。铁皮石斛转基因植株的遗传特性可以稳定表达，这为利用转基因技术进行铁皮石斛优良新品种培育奠定了基础。

5展望

篇2

随着农业革命、手工业革命、工业革命、商品国际化革命、信息产业化革命的推进，许多科学家们预言21世纪必将产生一次生物技术革命，而这一革命的主战场就是农业。现代生物技术可有效提高农作物产量、改善农作物的营养品质。因此，现代生物技术必然会成为未来农业发展的重要趋势。

1现代生物技术在农业领域的应用

1.1基因工程在农业领域的应用

基因工程即利用分子生物学和微生物学技术，设计好不同来源的基因顺序，在体外成功构建杂交DNA分子后导入受体细胞，使受体细胞表现出人们需要的表现型，产生出人们需要的物质。在农业领域应用基因工程技术，获得的农作物优质、高产、抗性强，还可获得畜、禽新品种及具有特殊作用的动、植物。例如，经过7年的努力攻关，2011年胜利突破了大面积示范（即6.67hm2示范）平均产量为13500kg/hm2的超级杂交稻第3期目标，达到了13899kg/hm2[1]；运用转基因技术将相应的基因导入油菜中有望培育出转基因抗病油菜新品种[2]；运用基因工程技术可将抗除草剂基因导入农作物中，使农作物能够不受除草剂的影响，目前已生产出多种抗除草剂作物品种，应用广泛[3]。

1.2细胞工程在农业领域的应用

细胞工程是指在体外培养细胞，以改变细胞某些生物学特性为目的将不同作物或动物进行细胞杂交，使植物或动物个体繁殖速度加快，以获得优良品种或新品种及某些具有特殊作用的物质的一门技术[4]。细胞工程技术在植物快速繁殖、植物新品种选育等方面发挥着重要作用。目前植物体细胞杂交应用较多，如可以将马铃薯细胞和番茄细胞进行杂交，可获得上结番茄下结马铃薯的“番茄马铃薯”；将豆科植物与向日葵进行细胞杂交，可培育出具有高营养价值的“向日豆”[5]。

1.3发酵工程在农业领域的应用

发酵工程即利用微生物具有的特殊作用生产出对人类生产有用的产品，或直接将微生物应用到工业生产过程的一门新的技术。发酵工程主要可应用在农业领域的2个方面，一是生产传统的发酵产品，如果酒、茯砖茶、食醋等；二是生产一些食品添加剂。如茯砖茶的制作过程中就运用到了发酵工程技术，通过调控渥堆时间、使用接种剂、发酵剂等方法可以改进茯砖茶的加工工艺，进而可生产出“金花”饱满、品质优良的茯砖茶。

1.4酶工程在农业领域的应用

酶工程，简单来说就是利用酶的生物催化功能，借助工程手段将相应的原料转化成有用物质。酶工程可应用在农业领域中的制酒、制酱等方面。例如，随着我国粮食的不断增产，一些地区出现了粗粮过剩的问题，需要解决粗粮的淀粉利用。解决办法之一是生产葡萄糖，但由于葡萄糖甜度不大，难以在市场上应用。最有效的办法还是运用酶工程技术的手段，将葡萄糖转变为甜度大的果糖，果糖不仅比葡萄糖甜度大，其比蔗糖的甜度还高50%以上。

2微生物肥料在农业领域的应用

2.1微生物肥料的特点

微生物肥料是含有活的微生物的特殊的肥料，在农业生产中应用该种肥料可获得特定的肥料效应[6]。生物肥料的定义分为2个方面，从狭义上讲，生物肥料就是指微生物肥料，是由具有特殊作用的大量有益微生物发酵产生的，活性高。施入该种肥料能够产生活性物质，能够增加作物的固氮作用，改善土壤的理化性质，使作物的生长环境变得更好，使作物生长更优、产量更高。从广义上讲，生物肥料泛指各种具有特定肥效的生物制剂，包括特定的活的生物体、生物体的代谢物或基质的转化物等，此种生物体不限定，既可以是微生物，也可以是动、植物组织和细胞[7-8]。

2.2生物肥料的应用优势

微生物肥料具有其他化肥和农药没有的优势，可有效改善土壤的理化性质，提高土壤肥力。目前微生物肥料已应用在绿色有机食品生产、农业生态环境保护以及高产、优质、高效农业的持续发展中，并发挥着极其重要的作用[9-10]。微生物肥料本身无毒害作用，对环境几乎无污染；同时，施用量一般不大，在其生产过程中所消耗的能量也很少，因而可节约农民的施肥成本。此外，微生物肥料还可改善土壤的理化性质，减少土壤营养流失和富营养化的产生，实现土壤的可持续化利用。

篇3

【关键词】土壤生物工程；植物；环境保护

一、土壤生物工程简介

土壤生物工程是将活的植物材料通过工程技术手段用于构筑各类边坡、防止坡面河岸侵蚀及改善栖息地生境的集成工程技术。根据施工目的，材料和工程结构的特征都可以作为划分土壤生物工程类型的依据。本文按照材料和工程目的把上壤生物工程分为以下几类：

（一）植物覆盖技术

为了快速覆盖地表侵蚀而采取的措施，主要的类型有包括草皮移植、草籽播种、乔灌树种移植。这种方法对于深层土壤的防护考虑较少。

（二）使用活的植物体来加劲并作为上体运动的屏障，主要类型有扦插、梢捆、层栽、灌丛垫等。这些措施可以防止浅层土体滑动。就植物种类选择而言，木本植物最为适合。

（三）联合措施

即活的植物体和无生命材料联合措施。当边坡陡峭、表面和土体稳定都有问题时或者是施工区生境不适宜植物生长时当地状况使植物生长困难时在植物生长前就需要对土体进行防护时，植物措施难以完全发挥作用，就需要利用一些无生命材料来辅助施工，例如石块，混凝土或死的植物枝干等。

（四）辅助措施

为了紧急对当地植被进行补充，就需要采取辅助的措施，如移栽树木或改善土壤等技术，由于这些措施花费较高，所以一般情况下不建议使用。

（五）无生命材料营建措施

主要为传统的结构工程，例如混凝土重力墙。

二、土壤生物工程技术的国外研究进展

工业革命开始以后，人们对机械的崇拜导致利用自然材料控制土壤侵蚀和边坡保护的自然方法不受欢迎。机械化的年代和混凝土钢铁技术的发展，鼓励在工程实施中使用刚硬和无生命的建筑材料。这些材料保证结构更为长久、耐用。在美国和欧洲，如何运用机械和人工材料进行建筑和边坡防护，是多数研究者的追求目标。

工业革命后，一系列环境问题如坡面侵蚀、山体滑坡和崩塌以及河岸退化等引起欧洲一些国家的重视。20世纪初，少数研究者才开始将土壤生物工程概念真正植入工程施工中，并且获得了成功。如用绿色的柳树作为活性的建筑材料、在浆砌石接缝中植入木本切枝。1936年，在慕尼黑专门成立了一个研究所研究开发道路建设中的土壤生物工程技术。该研究所所长Arthur von Krundener为该项目技术的发展做出了很大的贡献，后来他被看作是中欧地区的土壤生物工程技术之父。同时期，在加利福尼亚的Charles Kraebel发展了“篱墙”技术，应用复合的生物技术，如：木桩、梢捆和植物移植等技术来来保护岸坡。这些实践性的工作为后来土壤生物工程技术的发展奠定了基础。

20世纪70年代后，土壤生物工程技术得到了广泛的发展，并且形成了完整的理论和技术体系，积累了大量的文献资料。Schiechtl先后出版的《土地利用及保护的生物工程》（1980）、《边坡保护和侵蚀控制的地表生物工程技术》（1996）和《河岸及海岸的水生物工程技术》（1997）总结了欧洲许多重要的土壤生物工程师们的研究和实践成果，为该技术的发展奠定了理论基础。

三、土壤生物工程技术的国内研究进展

中国的史书中记载了最早的生物工程―大禹治水。大禹的父亲采用建土坝阻挡洪水的方法，但失败了。大禹则利用疏清九条主干道并挖掘新河道的方法来疏导洪水，同时这些河道还可以作为当地农民的灌溉渠。在他13年的努力下，洪水终于被控制住了。

2000年后，成都郡守李冰吸取大禹治水的经验，采用了一种新方法来抵御洪水。受大禹的启发，李冰设计了一种“楗尾堰”来疏通河道（后来被称为都江堰）。“楗尾堰”的得名源于“破竹为笼，圆径三尺，以石实中，累而壅水”的竹笼装石方法（亦称为“楗尾”）。每个楗尾几米长、半米宽，放置在河流沿岸或者水里，来分流主河道中的水。这种河道系统然后又出现在一些小河道中，所以又出现了为庄家灌溉的灌溉系统，这种方式在成都附近至今犹存。在11世纪，宋朝沈括的《梦溪笔谈》中记载了制作楗尾技术的进一步发展。与此同时，楗尾还被用于治理经常泛滥、久治无用的黄河缺口，在强水流到来前，把楗尾最后放在缺口处，这样洪水就无法将它冲走了。后来，人们又将很长的楗尾分成三段一截一截放在溃堤处，这样就能有效防止楗尾在水流冲击作用下发生断裂。在中国，人类与洪水抗衡长达几个世纪，这也使楗尾技术不断发展进步。

胡海乱等（1999）提出了笼石挡墙、网笼垫块护坡和复合植物护坡等生态型护岸技术并应用在广西漓江治理工程中。在引滦入唐工程中，陈海波等（2000）提出了网格反滤生物组合护坡技术。周跃（2000）提出了“坡面土壤生物工程”技术。王准（2002）针对上海的立地条件，把河岸带绿化根据岸体设计中使用了一种亲水生态护岸设计--栈桥式生态亲水护岸，实现了在水位变化较大的情况下，仍然具有亲近人、生态和美的效果。俞孔坚等（2002）提出水位多变情况下的亲水生态护岸设计。夏汉平等（2002）在北江大堤植草护坡效应研究中，提出香根草和百喜草都能耐较长时间的水淹，并都有较强的抗逆性，结合土石方工程，并辅以三维网覆盖，将香根草和百喜草种在北江两岸的边坡上，有效地防治了洪流冲蚀和雨水侵蚀，起到了较好地固土护坡作用。

四、结论

土壤生物工程技术措施通过植物和河流岸坡的相互作用机制在防止坡面侵蚀的同时还可以起到河流生态修复的作用，并逐渐促进河流的自我生态修复，是解决河流生态退化的一个关键技术措施，在世界范围内引起了厂泛关注和大量应用。而我国在这方面的研究起步不久，此技术在国内的推广还面临着许多待解决的问题。

参考文献：

篇4

【关键词】水解酸化；生物处理；研究进展；发展趋势

引言

随着工业的发展，特别是随着石油、化工、塑料及纤维等工业的发展，造成的水污染相当严重，污水成分已愈来愈复杂，大量结构复杂、难降解的有机物质和有毒物质进入废水和城市污水中，很难在短时间内被常规生物处理系统中的微生物分解氧化[1]。为了解决高浓度、高毒性、难降解有机废水的处理问题，国内外学者们通过水解酸化并投加具有特定功能的微生物、营养物或基质类似物。目前。常见的污水的生物处理技术可分为好氧生物处理和厌氧生物处理。厌氧处理系统虽然具有剩余污泥少，成本低，能产生可利用的甲烷气等优点，但是其处理过程不稳定，不易控制，反应器初次启动缓慢，特别是出水COD浓度高，较难达到排放标准，故在厌氧生物处理系统后一般还需串联好氧处理系统，运用这种串联系统虽然使出水水质得到了改善，但由于厌氧段采用甲烷化，对操作和运行条件要求严格，原水中大量易于降解的物质（如有机酸等）在厌氧处理系统中被甲烷化，剩余的主要是难降解或厌氧消化的剩余产物，因此，后续的好氧处理尽管负荷较低，但是处理效率也很低。直到80年代后出现了水解（酸化）好氧生物处理工艺，即从污水中获取养分，同时降解和利用有害物质，对废水中呈溶解态或胶体状态的有机污染物起到降解作用，从而达到提高废水处理效果[2]。该方法与生物技术处理相结合，加上生物处理法具有消耗少、运转费用低、工艺简单、操作管理方便和无二次污染等显著优点，这种所谓新兴治理方式得到了越来越多人的重视，并在全世界范围内得到了积极发展和应用，也取得了良好的经济和社会效益[3]。

1.水解酸化-生物处理技术的机理

1.1水解酸化机理

废水厌氧生物处理技术是指在分子氧不存在的条件下，通过厌氧微生物包括兼性厌氧微生物的作用，将废水中各种复杂的有机物质分解成甲烷和二氧化碳等物质的过程。厌氧生物处理过程中，复杂的有机化合物分解为简单的、稳定的化合物，并释放能量。其中，大部分能量以甲烷的形式被释放，而只有少量的有机物质转化为一个新的细胞成分。

大分子有机物的厌氧降解过程可以分为四个阶段，即水解阶段、发酵（或酸化）阶段、产氢产乙酸阶段与产甲烷阶段。水解阶段是将非溶解性的复杂的聚合物转化为溶解性的简单的单体或二聚体的过程。发酵阶段则是将溶解性有机物转化为以挥性为主的末端产物的降解过程，在发酵阶段，有机物化合物同时作为电子和电子供体，因此这一降解过程也称为酸化。在产氢产乙酸阶段中，发酵阶段的产物在产氢产乙酸菌的作用下被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质。在最后的产甲烷阶段，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇被转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。

水解酸化处理是指将厌氧过程控制在厌氧生物处理的第一和第二阶段，即水解阶段与发酵阶段，在水解酸化处理阶段，兼性的水解产酸菌可以利用H2O电离的H+和OH-将复杂的有机物分子中的C-C打开，一端加入H+一端加入OH-，可以将长链水解为短链、支链水解为直链，环状结构水解为成直链或支链，从而把复杂的有机物转化为简单的无机物，提高污水的可生化性。

水解酸化的反应式一般可以写作以下形式：

R-X+H2O―>R-OH+X-+H+

其中，R表示大分子有机物的主体碳链，X表示分子中的极性基团。水解酸化工艺的优点除了将大分子有机物分解为小分子，减少后续工艺的运行时间外，还可以大幅度去除废水中的悬浮物和有机物，能够较好的抗冲击负荷，保证后续工艺的进水稳定性，并且产泥量小，易处理。水解酸化工艺的不足之处为，单独运行无法达到出水水质的要求，一般要与其他工艺联用。

1.2活性污泥法机理

活性污泥净化废水，主要依靠悬浮于水中的多孔性胶体絮状污泥。它是多种细菌组成的，至少有50多种。活性污泥中还含有多种原生动物，在曝气槽中装有各式曝气设备，进行强制通风，不断的提供氧气。净化作用分两部分：首先是活性污泥的表面吸附作用。包括物理吸附、电吸附和化学吸附作用，能吸附细小悬浮物、有机胶体和溶解性有机物。其次是生物氧化作用，被吸附的物质在细菌体内氧化分解，排出二氧化碳、水和氨，并繁殖细菌本体，使污泥恢复吸附能。曝气槽中，还繁殖有多种原生动物，它们不但食掉有机物，还以细菌为食料，以抑制过多污泥产生。活性污泥一般的流程是这样的：首先，废水流经一级处理系统除去硬渣、砂石和部分纤维等悬浮物。而后进入活性污泥曝气池，同时空气不断地通入池中，以维持废水中的溶解氧在l.0mg/L左右，并控制污泥浓度在6000-3000mg/L[4]。此时溶解性有机物被大量降解。最后，夹杂着活性污泥的废水进入沉淀池进行固液分离，上清液排出系统流入排放水体，沉淀的污泥一部分回流入曝气池，另一部分进入污泥处理系统。活性污泥法一般BOD负荷可达3-5kgBOD/（m3・d），其BOD去除率为60-70%，COD去除率仅为40%。

1.3生物膜法机理

膜生物反应器是将膜分离技术和生物技术有机地结合在一起，以膜技术的高效分离作用取代传统活性污泥法中的二沉池，实现传统工艺所无法比拟的泥水分离和污泥浓缩效果，消除了污泥膨胀的影响，并可大幅度提高曝气池中活性污泥的浓度，省却了污泥回流系统，反应器在高容积负荷和低污泥负荷、长泥龄运行下，大大减少了剩余污泥量，并通过膜的高效截留作用，可以使废水中大分子难降解成分截留在反应器内，延长了反应时间，大大提高了难降解有机物的降解率，并实现对悬浮物、病原菌和病毒的有效去除，提高处理出水水质，在通常情况下，其处理出水无需进行消毒处理即可达到相关的卫生标准[5]。

1.4生物接触氧化法机理

生物接触氧化法中，填料表面全为生物膜所布满，由于丝状菌的大量滋生微生物有可能形成一个呈立体结构的密集生物网而附着在填料上，同时由于曝气吹脱使部分絮体或碎裂微生物膜以悬浮状态存在于污水中。起初附着于填料表面只有少量的微生物，由于微生物的不断繁殖，在具备充足的溶解氧和丰富的营养物质的情况下，生物膜变得越来越厚。这是好氧菌通过吸收扩散到生物膜内溶解氧和有机物用于自身的生长代谢的作用。当生物膜厚度生长到一定程度的时候，生物膜内层不能支撑其表面的生物群体时，这时好氧菌开始死亡随之溶化，此时内层的厌氧菌开始得以繁殖发展。厌氧菌经过了一段时间的积累后其数量开始减少，又由于有代谢气体从内部跑出，便使得内层生物膜表面由于这种作用产生了出现许多孔道，生物膜的附着力明显降低，并成块的脱落下来，在脱落的填料表层，微生物又重新积聚成为生物膜，这样就使微生物能够保持良好的活性，新陈代谢处于良性循环。从而能够取得稳定的去除效率。生物接触氧化法中固着的生物膜不同于一般生物膜。生物膜的厚度取决于水中有机物的浓度和曝气量，通过在氧化装置中采用曝气方式，不仅为生物膜提供了较充足的DO，而且由于曝气的搅动作用，也使生物膜的更新速度加快，这样使得膜的活力与氧化能力会得到有效的提高。并且由于空气不断地打入水中，其不断的搅动水体能使污水形成了紊流，这样便使得污水与固着在填料上的微生物可以有效的相接触，对于生物滤池中可能存在接触不良的这种现象，通过曝气大大降低了其发生率。

2.水解酸化-生物处理技术的应用

随着生物处理技术的日益成熟，已广泛应用在多种废水的处理中.主要通过提高目标污染物的去除效果，改善污泥性能、减少污泥产量、缩短系统的启动时间，增强耐冲击负荷的能力和系统的稳定性、添加生物酶，加快反应进行。

李海英等为期1个月的连续处理造纸漂白废水试验表明，固定化细胞的酶活性及可吸附有机卤素（AOX）去除率均高于自由菌液，对温度和pH的适应范围较宽；在停留时间为2.4h时，其去除率可稳定在80%左右[6]；

乔庆霞等选育优势菌处理含氯漂白废水中段水相对浓度为50%，pH为7.0，菌液量为2ml时，对废水中有机氯化物和COD的综合处理效果较好[7].生物增强作用比一般的废水处理方法更能提高系统对BOD5，COD，TOC或某种特定难降解物的去除效果。

韩长秀等利用投加高效菌种强化法处理牛奶废水，在延时曝气、曝气塘和氧化沟3种不同的处理系统，都提高了BOD5，COD的去除率[8]；

刘晖用该方法处理马铃薯废水时，TOC的去除率达到98%；通过在活性污泥法中投加苯酚降解菌，在40d内处理系统对苯酚的去除率保持在95%～100%，而没有采用生物强化的中苯酚的去除率降低到40%，提高苯酚的去除率[9]；

林俊岳在附着生长生物床中，加入降解BTX（苯、甲苯、二甲苯）的混合优势菌，生物增强系统的去除效果提高7mg/L BTX；生物增强作用不仅可以有效地消除污泥膨胀，增强污泥沉降性能，且可减少污泥产量，一般可使污泥容积降低20%左右[10]。

D.RenateHuebner.改善出水水质，减少污泥排放和污泥处理的能耗.结果表明，接种生物增强剂运行3周就可消除污泥膨胀现象[11]；

潘景盛在大规模废水处理中，使用生物增强剂后，污泥床厚度下降到2m左右，降低能耗，控制臭气的产生，缩短系统的启动时间，达到较高的快速处理效果，增强系统的耐冲击负荷能力以及处理系统的稳定性[12]。

3.结语

从国内外废水生物处理法的研究与应用现状来看，不断推出更好的生物处理工艺，去除污水中溶解和胶体的有机物质的效率越来越高，污水出水水质好，达到排放标准，已成为在现代废水处理的研究热点。废水生物处理向着更先进、更高效、更节能、自动化程度更高的方向发展，细胞及微生物固定化技术的应用、新型填料与载体的开发应用、节能技术突出等领域取得长足的进展。该方法具有提高难降解有机物的去除率、改善污泥性能、缩短系统的启动时间、增强系统的运行稳定性和耐冲击负荷能力，显著提高水处理范围和水处理能力，具有工艺简单、经济、处理能力强、占地面积少、运行方式灵活等优点，是一种投资省、运行费用低、处理效率高的废水处理的新工艺。该技术广泛应用于生活污水、纺织、屠宰、造纸、核污染等废水处理.然而目前建造的废水处理工程与设施的投资和昂贵的运行、管理费用成为废水处理工程中的瓶颈。如何改善载体的结构，提高对微生物的附着能力、加强传质、提供更大的孔隙率和比表面积，改善材质以降低生产成本及运行成本等将成为这一领域中较为集中的研究课题。因此，生物强化技术与传统生物处理技术相结合，成为废水生物处理的必然趋势，对经济与环境的可持续发展具有深远的历史意义！

参考文献：

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[10]林俊岳，庞金钊，杨宗政.高浓度洗毛废水的生物絮凝处理工艺研究[J].环境污染治理技术与设备，2004，5（2）：60-63.

[11]D.RenateHuebner.FunktionsprinzipvonBiowaescherundBiofilter[J].Entsorgungspraxis，2000（5）：35-38.

[12]潘景盛，常颖，林浩添.南方地区自来水处理生物技术的研发与应用实证分析[J].科技管理研究，2011（12）：34-37.

篇5

人类对野生药用植物资源不加限制地开采使得其遗传多样性受到了严重的破坏，药用植物的大规模规范化种植不仅可有效缓解这一矛盾，同时还能解决中药材产品加工过程中与质量不稳定因素有关的诸多问题。传统的育种方法结合分子标记辅助育种技术已培育出了许多优质的中草药品种，在药用植物组织培养和利用遗传转化等生物工程技术改造其活性成分的代谢途径等方面也取得了很大的进展。为了进一步推广药用植物的规范化种植，还亟需对中草药市场需求进行合理地预测以及正确引导人们对草药制品的消费观念。

【关键词】 生物工程； 药用植物； 商业化种植

Abstract： Harvesting herbals from the wild is causing loss of its genetic persity，domestic cultivation is a viable alternation and offers the opportunity to overcome the problems that are inherent in herbal extracts. Conventional plant-breeding methods can improve both agronomic and medicinal traits， and molecular marker assisted breeding will be used increasingly. There has been significant progress in the use of tissue culture and genetic transformation to alter pathways for the biosynthesis of target metabolites. Obstacles to bringing medicinal plants into successful commercial cultivation include the difficulty of predicting which extracts will remain marketable and the likely market preference for what is seen as naturally sourced extracts.

Key words：Biotechnology； Medicinal plant； Commercial cultivation

据世界卫生组织估计，在发达国家人们日常消费的保健类产品中，中草药来源的占了近80％，它们所使用的植物原料绝大部分依赖于野生的自然资源。在全世界近5万种药用植物中，将近1/5物种的生存正在受到威胁，其中由于人类无节制地开采而接近灭绝的物种有熊果Arcostaphylos uva-ursa、卡瓦胡椒Piper methysticum和光果甘草Glycyrrhiza glabra等［1］。

药用植物的供求矛盾引起了人们对药用物种遗传多样性降低和生境退化的不断关注，虽然通过加强监管可以对某些物种提供一定程度的保护，但更加可行的办法是对药用植物进行大规模的规范化人工种植。人工种植还为生物工程技术在中药材产品加工过程中的应用提供了舞台，如鉴定药材原料的质量、检测基因型和表型变异、提高药材有效成分的稳定性、控制有毒和污染物含量等。这不仅有利于种植者根据市场需求合理地调整栽培对象和实现定量生产，还可获得质量稳定的产品。在欧美等国，包括银杏Ginkgo biloba和贯叶连翘Hypericum perforatum在内的一些市场销量较高的品种，其野生资源受到的威胁反而最小，原因就在于它们都已进行了大规模的人工种植。对于一些当前还不太引人关注的品种进行投资，尤其是那些多年生的物种，为了降低潜在的市场风险，对未来市场的需求进行预测也是非常必要的。

1 药用植物栽培技术

较低的发芽率和对生境的特别要求使得许多药用植物的栽培十分困难，这也对种植者的专业技能提出了更高的要求。发芽率较低通常是由于种子受到机械损伤或真菌感染而引起的，这一问题可通过提供最适的保藏条件来解决，例如在对西洋参Panax quinquefolium生长条件的研究中发现，使用改进的土层保护方法进行处理可明显提高种子的发芽率和生长速度，且在任何时候均可发芽。另外，对于那些常规条件下很难培育的品种，采用人工授粉和液体培养的方法对它们的成功种植往往起到非常关键的作用，

2 优良品种的选育

传统育种技术在药用植物品种的改良方面有着广泛的用途。最近，一种激光斑点（Laser speckle）技术被用于在植物生长早期对期望的性状进行测定，这是一种通过比较激光照射前后种子表面所产生斑点的差异而对其活性进行预测的方法，该项技术的使用可显著缩短育种所需的时间［2］。育种者通过预先对接近于期望标准的基因型进行筛选，还可对药用植物中活性和毒性成分的含量进行控制，从而达到了简化分离工艺和降低生产成本的目的。

遗传标记辅助育种是传统作物育种技术的延伸，它以检测与性状直接相关的等位基因或与之紧密连锁的DNA序列为基础，可在早期就鉴别出期望的基因型从而加速育种的过程。随着水稻和拟南芥全基因组测序计划的完成，以及以苜蓿、番茄和白杨树为代表的一些模式物种的基因组资源的快速增长，为比较遗传学技术在作物育种中的应用提供了机会。研究者可利用不同物种中功能基因DNA序列的相似性，将某一个物种的DNA探针用来鉴定近缘物种基因组中同源的序列，从而达到快速鉴定功能基因及与之连锁的遗传标记的目的。

至今，利用分子标记对药用植物进行改良的报道仍相对较少，成功的例子如：AFLP和微卫星标记在大麻遗传育种［3］和法医鉴定［4］中的应用；利用ISSR分子标记技术研究药用植物野生或栽培种群的遗传多样性；Mandolino［5］对大麻酯（Cannabinoid）生物合成途径中两个关键酶的基因序列进行了测定； Delabays等利用青蒿素（Artemisinin）的遗传特性，开发出了其特异的分子标签（Molecular tags）用于标记辅助育种。有理由相信，随着比较基因组学研究的进一步深入，还将对药用植物的研究和开发产生更加普遍的影响。

3 农艺性状的改造

通过改造DNA序列来调控植物的基因表达在当前已有一定的研究基础，抗除草剂、抗虫、抗病等转基因品种的开发仍然是当前药用植物生物工程研究中的重要领域之一。有报道，Choi等［6］通过转化膦丝菌素（Phosphinothricin）乙酰转移酶基因，获得了抗除草剂双丙氨膦（Bialaphos）和固杀草（Glufosinate）的转基因颠茄Atropa belladonna。Punja等［7］利用原生质体融合技术还得到了抗杀虫剂的龙葵Solanum nigrum和抗真菌病害的西洋参。

此外，生物工程技术在调控植物的生长发育方面也有广阔的利用价值。Lee［8］将根瘤脓杆菌的rol基因转入到蒲公英中，明显提高了其微繁的毛状根培养物的发育速度；Kang等在蒿属Artemisia植物中表达细菌ipt基因，不仅促进了其内源的植物细胞分裂素等一系列激素的生成，还提高了叶绿素和青蒿素的产量。

4 活性成分含量的控制

对一般的农作物进行基因调控的首要目标是改造与疾病抗性和生长发育有关的农艺学特征，而对于药用植物来说，通过改造其生物合成途径而提高活性成分的含量则处于最重要的地位。Stevenson等用根瘤脓杆菌基因转化薄荷的毛状根培养物，不仅提高了其毛状根中必需油成分的含量，还增强了其抵抗真菌感染的能力。其它在药用植物上成功应用的例子还包括罂粟、蒲公英、紫杉、紫锥菊（Echinacea）、玄参和毛地黄（Digitalis）等［9］。

为了提高药效、降低有毒物质的含量和提高收获物中化学成分的稳定性，有必要对药用植物的生长条件进行严格地控制。植物中次生代谢物的累积与温度、光照（如抗氧化剂）、协迫（如脯氨酸）、感染（如类黄碱素Flavanoids）和食草（如生物碱）等外界因素的影响有密切的关系。例如，在高加索生长的颠茄中生物碱的含量为1.3％，瑞典生长的只有0.3％；阴生的胡椒薄荷Mentha piperata中必需油的总量及其薄荷醇的含量均比光照条件下生长的要低；与较高温度条件下生长的罂粟相比，较低温度下生长的罂粟中含有更多的吗啡，而生物碱的含量却低些。另外，次生代谢物的累积还与土壤中的微生物群落和营养成分有关。

提高活性成分的含量是药用植物遗传控制的首要目标，但是目前人们对活性化合物生物合成途径的了解还很少，只有为数不多的合成酶的基因被分离出来，这对应用途径工程技术进行药用植物育种提出了严峻的挑战。Zhang等［10］通过过量表达东莨菪碱（Scopolamine）生物合成途径中催化两个限速反应的合成酶的基因，使得天仙子Hyoscyamus niger毛状根培养物中该化合物的产量提高了将近9倍；Robbins等［11］将天仙子中编码莨菪碱羧化酶的基因转化到颠茄中，也使得东莨菪碱（前体物为莨菪碱）的产量明显提高；Chitty［12］在篙属植物中通过过量表达法尼基（Farnesyl）二磷酸合成酶的基因而将青蒿素的产量提高为原来的3倍。在针对催化某一特定限速反应的酶的研究中，利用转录因子能够开启和关闭整个次级代谢途径的性质对其进行遗传改造，已经成为了一种新的研究药用植物途径工程的思路。

5 问题与展望

药用植物作为药物使用最大的吸引力之一在于它的“纯天然”性质，由此也产生了两种极端的看法：一部分人理所当然地认为它是安全的和最好的，另一部分人则认为用基因工程技术对农作物进行改造是非常“不符合自然规律的”，后者则体现在许多消费者对转基因植物的恐惧和排斥上。即使不考虑此类由转基因植物所带来的潜在的生态风险，消费者仍然有权利拒绝接受与以转基因为代表的生物工程技术有关联的任何药用植物产品。

另外还有一个常被人忽视的问题是，随着药用植物人工种植技术的推广，其对应的野生资源也将具有更高的商业价值，因而对其进行的破坏性挖掘活动可能会更加严重。此外，在药用植物种质资源的保护及其知识产权的归属等方面也有许多棘手的问题有待解决。

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［11］Robbins MP. Sn， a maize bHLH gene， modulates anthocyanin and condensed tannin pathways in Lotus corniculatus［J］.J Exp Bot，2006，54(381)：239.

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[关键词]农作物 土壤 重金属污染 生态适应

中图分类号：X173 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）34-0390-01

土壤中的重金属污染大部分来源于工业废水和废气的随意排放，还有的是由于某些建筑公司直接用工业废渣建设工程，直接对土壤造成重金属污染。重金属是很难被生物或化学过程降解的，因此很容易在土壤中富集，污染后的土壤也难以恢复到以前的生态。一旦重金属的污染超过一定程度，不仅会影响农作物的产量和品质还会通过食物链富集到人体中，引起重金属中毒，严重危害人的身体健康。

一、土壤重金属复合污染对农作物影响

（一） 重金属污染对农作物光合作用影响

光合作用是农作物将光能、水、CO2转化成有机物储存起来的过程，和呼吸过程的消耗不同，光合作用是为了“积累”，这也是人们能把农作物当做食物来源的根本原因。光合作用在植物的叶绿体中进行，而叶绿体是由光合片层膜系统构成的类囊体，其中分布着各种各样的光合色素和酶。影响光合作用的因素有很多，如温度、光照强度、CO2浓度等等，重金属污染也是其中很重要的因素，主要表现在以下几个方面：

1、重金属破坏叶绿体结构、降低叶绿素含量

叶绿体是作物进行光合作用的场所，而叶绿素则是作物进行光合作用的物质基础，它直接影响了光合作用的速率和品质。随着土壤中重金属含量的加重，作物会发生细胞壁和细胞质的分离，同时核膜破裂、核仁消失，叶绿体的双层膜结构也会消失；高浓度的重金属离子会在不同程度上减少叶绿素的含量，特别是CU2+，Hg2+，Cd2+等重金属离子。

2、重金属污染干扰了光合产物的运输

高浓度的重金属离子能显著抑制作物光合作用产物的主动输出。如小麦等禾本科农作物中与光合产物运输转化的酶对Cu2+等重金属离子的敏感度很高，高浓度的重金属离子使得光合产物在作物体内各组织间的分配完全混乱，小分子糖类大量累积而蛋白质迅速分解，进而影响了光合作用的速率和作物的品质。

（二） 重金属污染对农作物酶活性的影响

农作物的各项生理代谢活动都是需要在生物酶的参与下进行的，过量的重金属污染会使得重金属离子与生物酶相互作用发生结合，或者取代构成酶蛋白的必需元素从而破坏酶的结构与活性，进一步干扰农作物细胞各项代谢活动的正常进行。值得注意的是这种干扰不是呈直线式的上升而是呈抛物线轨迹运动的，在一定程度上重金属污染浓度增加，一些酶的活性反而出现增强，这是由于作物的抗氧化系统对金属与酶的结合有着一定的抵御能力。不管是那种影响，都对农作物的产量、性状、品质产生不可逆转的破坏。

二、农作物对土壤重金属复合污染的适应机制

（一） 重金属在农作物体内的分布

农作物获得土壤中的重金属离子的方式主要是根系吸收，因此大部分的重金属离子如Cu、Pb、Cd、Hg等主要集中在农作物根部，与作物本身的蛋白质、糖类、核酸结合形成有机物或其他化合物；而像Zn、Fe等容易发生转移的重金属离子被根系吸收后会发生向上迁移，转移到茎叶和果实上去。虽然大部分重金属在根系中积累，相当程度上减轻了对其他各组织器官的毒害作用，但是对于一些本来食用其根部、茎部的农作物来说就完全相反了。对于某些具有重金属抗性基因的农作物，土壤中的重金属含量多少与否对其影响并不是很大，这主要是由作物基因型决定的。

（二） 农作物在土壤重金属复合污染下的富集

虽然土壤重金属的污染对农作物的生理形态、产量等造成很大影响，但是不是说在土壤重金属复合污染严重的地方农作物就无法生存，相反在一定程度上，作物在污染区还会发生富集作用，这是由农作物的生理敏感现象决定的。农作物对重金属元素的吸收除了引起各种生理生态的变化，也会使其自身产生重金属抗性和依赖性。如茄科作物，过量的吸收Pb、Hg等重金属离子后反而会阻止根部转移积累的重金属，表现出一定程度上的拮抗作用。随着农作物本身和细胞酶对重金属离子的不断适应，作物自身的细胞壁、茎叶等反而具有了排除机制，会使得一些重金属离子通过这些部位排出体外；同时作物会渐渐产生一种能和重金属离子络合的有机酸，降低重金属离子的活度系数而减少其毒性。

（三） 各重金属离子间的拮抗与协同作用

农作物在吸收重金属复合污染土壤中的元素时，一些重金属离子会强烈抑制另外一些重金属离子的吸收，表现出拮抗作用，如玉米在吸收一定浓度的铜离子后不会再吸收土壤中的锌、镉等重金属离子。而在另一方面，一些重金属离子的吸收反而会加速其他重金属离子的吸收，表现出极大的协同效应，随着铜离子在玉米体内的积累量的增加，玉米根系会加速吸收土壤中的铅等重金属离子。某些离子还会引起农作物各部位之间的重金属元素累积，如委陵菜，土壤中如果富含锌、镉等重金属离子，委陵菜的根、叶柄、叶之间会加速重金属离子间的转移和累积，这说明了作物在不同土壤重金属复合污染下各组织又会有不同的特性。

（四） 农作物对重金属污染土壤的修复

上文我们知道了某些农作物对土壤中一些重金属元素是有很大吸收富集能力的，越是浓度高的重金属复合污染土壤，作物的吸收能力反而越强，因此可以在重金属浓度很高的培养液中培育出抗性很高的农作物进行优育留种，既可以达到治理土壤重金属复合污染的目的又可以达到生态适应修复的目的。如褐蓝菜属、长叶莴苣、玉米、洋芋等农作物就可以很好的清除土壤中的锌、铅等重金属离子。

结束语

大面积的土壤重金属复合污染不仅难以修复，而且对农作物的产量、品质、生理生态指标都造成了很大影响，要解决这个问题除了控制工业“三废”的排放，还要对重金属与不同农作物之间作用机制、适应机制加以研究，找到修复重金属复合污染土壤最适合的方法。

参考文献

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[2] 刘孝敏，赵运林，庹瑞锐等.重金属复合污染植物修复的研究进展[J].贵州农业科学，2011，39（10）：214-218.

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关键词：生物质能源；快速热解；研究趋势

1 引言

生物质能源是未来可持续发展能源系统的重要组成部分，是未来化石燃料的替代品之一，其高效转换和洁净利用日益受到全世界的关注。

目前，国外已经研究开发了快速热解技术，即生物质瞬间热解制取液体燃料油，是一种很有开发前景的生物质应用技术。作为一项资源高效利用的新技术，生物质快速热解技术逐渐受到重视，已成为国内外众多学者研究的热点课题。

2 国外发展现状

国外对于生物质的快速热解做了大量工作，特别是欧、美等发达国家，从20世纪70年代首次进行生物质快速热解实验以来，已经形成较完备的技术设备和工业化系统。

为了方便热解液化方面的学术交流和技术合作，欧洲在1995年和2001年分别成立了PyNE组织（Pyrolysis Network for Europe） 和GasNet （European Biomass Gasification Network）组织，前者拥有18个成员国，后者现拥有20个成员国以及8家工业单位成员。这两大组织在快速热解技术的开发以及生物油的利用方面做了大量富有成效的工作。

国际能源署（IEA）组织了加拿大、芬兰、意大利、瑞典、英国及美国的10余个研究小组进行了10余年的研究工作，重点对这一过程发展的潜力、技术、经济可行性以及参与国之间的技术交流进行了协调，并在所发表的报告中得出了十分乐观的结论[1]。

荷兰Twente于1989年由Van Swaaij和W Prins等人提出并开始研制旋转锥式反应工艺（Twente rotating cone process），到1995年取得初步成功[2，3]。

加拿大Ensyn工程师协会研制的循环流化床工艺在芬兰安装了20kg/h的小规模装置，在意大利的Bastardo建成了650kg/h规模的示范装置[4，5]。

加拿大Waterloo（滑铁卢）大学在20世纪80年代开始开发流化床热解技术，目前加拿大达茂公司的设备日处理能力达200t [3，5]。

Christian Roy博士和他的研究小组1981年起在Laval大学进行真空移动床的工艺研究，2000年被Pyrovac国际公司在加拿大的Jonquiere建立规模为3.5t/h的示范工厂[6，7]。

美国Georgia（佐治亚）工学院1980年开发了引流床反应器，但直到1989年左右才成功运行，可得到58%的液体产物。

3 国内发展现状

国内在生物质快速热解技术方面的研究工作起步较晚，并不成熟。但相关研究机构正在从事方面研究工作，也开发了多种反应器。

浙江大学于20世纪90年代中期，在国内率先开展了相关的原理性试验研究，使用GC-MS联用技术定量分析了生物油的主要组分。山东工程学院开发了等离子体快速加热生物质液化技术，1999年6月首次在国内制出了生物油并进行了成分分析。中国科学院广州能源研究所（GIEC）也自主研制了生物质循环流化床液化小型装置，可取得63%的液体产率。

表2列举了近年来我国国内研究的几种主要反应器。

可见，流化床反应器运行简单、结构紧凑、容易放大，已经得到越来越多的重视。

4 发展趋势

目前尚待解决的问题有以下几点：

机理研究需要进一步深入。目前被用于快速热解的生物质原料已有几十种，寻求合适的原料对于提高产物的品质至关重要。

液体的收集和工业放大方面仍需改进工艺。

降低成本，增加生物质能的竞争力。我国劳动力和原料的价格低廉、产业化生产基建投资是最大的费用，要在系统设计和设备的制造上有所创新以降低整个生产的投资。

在快速热解产物的分析和精制方面，仍需大量的探索，重点研发生物油的精制工艺，提高生物油的品位，使其能够真正成为石油的替代品。

可见，开发和改进快速热解技术的主要方向应该是提高生物质的转化率，提升生物油品质，优化反应系统的整体效率及开发适于其特殊性质的新的应用领域。

5 结束语

生物质能源是备受世界关注的可再生能源，已成为21世纪研究的重要课题，其高效转换和洁净利用越来越受到世界各国关注。通过生物质快速热解技术制取生物油，是一种很有开发前景的生物质应用技术，已日益成为国内外众多学者研究的热点课题。该工艺虽然目前还未实现大规模工业化应用，但研究证明切实可行，具有广阔的市场前景。

参考文献

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篇8

摘要：对山胡椒属植物的分布、萜类成分、生物活性等方面的研究作了综述；并根据萜类成分的结构按其所属的基本骨架进行了分类整理，为山胡椒属药用植物的系统分类提供有价值的化学依据，为全面评价该属植物的药用价值提供参考。

关键词：山胡椒属； 萜类成分； 生物活性

Advanced Research on Terpenoids in Lindera and Their Biological Activity

Abstract:The article has summarized the distribution， terpenoids and biological activity of Lindera; and has classified putting in order to its affiliated basic skeleton according to the structure of the terpenoids composition. Provided valuable chemical information for Lindera and offered reference for estimating medical effect of the genus in an all-round way.

Key words:Lindera; Terpenoids; Biological activity

樟科山胡椒属(Lindera Lam.)约100种，分布于亚洲和北美洲，我国有50余种［1］，多数种类含芳香油。本文根据山胡椒属萜类成分的植物来源、结构特征和生物活性作一概述。为山胡椒属药用植物的系统分类提供有价值的化学依据，并为全面评价该属植物的药用价值提供参考。

1 山胡椒属植物样品来源产地

山胡椒属植物中已报道萜类成分的植物种类及产地见表1，共有7种， 12个样品。分析样品主要为叶子、果实、块根、根和茎。主要从事植物学和生态学教学科研工作.

表1 山胡椒属已报道有萜类成分的植物材料来源及产地（略）

2 山胡椒属萜类成分的结构特征

在山胡椒属植物中存在的萜类成分有单萜、二萜和二倍半萜。其基本骨架见图1～4［2～6］。

2.1 单萜(monoterpenoids)山胡椒属中存在的单萜有无环单萜、单环单萜和双环单萜及其含氧衍生物。

2.1.1 无环单萜山胡椒属无环单萜的基本骨架是2，6二甲基辛烷(见图11)，存在于山中、山胡椒、狭叶山胡椒、香叶树果和黄梅木中。其萜烯有:月桂烯(myrcene)、罗勒烯(ocimene)。无环单萜的含氧衍生物有月桂烯醇(myrcenol)、芳樟醇(linalool)、香茅醛(citronellol)、香叶醇(gernaiol)、柠檬醛(citral)、甲酸香叶酯(methyl geranate)和乙酸香叶酯(geranyl acetate)。其中山胡椒叶的月桂烯、别罗勒烯的含量分别为17.93%和9.17% ［7］。 山胡椒果中的顺式α罗勒烯含量为7.48%［8］。 狭叶山胡椒叶中月桂烯和罗勒烯的含量分别达7.84%和48.76%［9］。

2.1.2 单环单萜单环单萜类植物成分的种类很多，其基本碳架在10种以上，山胡椒属有其中2种类型的基本骨架， 即薄荷烷(menthane) 和桉叶素类(cineole)(见图1～3)。薄荷烷存在于所测的除了香叶树以外的所有种类中。其萜烯有:柠檬烯(limonene)、水芹烯(phellandrene)、松油烯(terpinene)、异松油烯(terpinolene)和间伞花烃(pcymene)；含氧衍生物有松油醇(terpineol)、乙酸松油醇酯(terpinyl acetate)薄荷醇(menthol)和胡椒酮(piperitone). 其中柠檬烯(limonene)在黄梅木中的含量达19.511%［10］，β水芹烯在山胡椒叶和乌药块根中的含量分别达19.03%和6.31%［11］。 而桉叶素类只见存在于山中， 地上和地下部分的含量分别高达33.21%和45.81%［12］。

2.1.3 双环单萜双环单萜类化合物在植物界分布很广，组成它们的基本碳架在15种以上， 山胡椒属具有其中的5种基本骨架，结构见图1 4～8。具侧柏烷结构的有侧柏烯(thujene) 、香桧烯(sabinene)和罗汉柏烯(thujopsene)， 存在于山、山胡椒、狭叶山胡椒和乌药中。罗汉柏烯(thujopsene)在山中的含量达5.92%。其含氧衍生物乙酸香桧酯( sabinyl acetate)。具蒈烷结构的有蒈烯(carene)， 存在于山、山胡椒、狭叶山胡椒和乌药中。 具蒎烷结构的有蒎烯(pinene)， 存在于所检测的所有植物中， 其中β蒎烯在黄梅木中的含量为10.798%，3，6，6三甲基2降蒎烯在山胡椒果中的含量为16.85%; 其含氧衍生物有蒎酮(pinone)。具葑烷结构的是葑烯及其衍生物［小茴香醇］(fenchonol)， 只见存在于狭叶山胡椒和黄梅木中。莰烷结构化合物普遍存在于山胡椒属植物中，且含量较高， 具莰烷结构的有莰烯［樟烯］(camphene)，其含氧衍生物有樟脑(camphor)、龙脑［冰片］(borneol)、甲酸龙脑酯(bornyl methyl)、乙酸龙脑酯(bornyl acetate) 、内乙酸龙脑酯(endo bornyl acetate)异龙脑(isoborneol) 和异龙脑乙酸酯(isoborneol acetate); 其中莰烯在山胡椒果和乌药中含量达17.55%和5.47%， 龙脑在乌药块根中含量为7.48%［13，14］；乙酸龙脑酯在香叶树叶和乌药块根中的含量分别高达10.06% ［15］和14.47%。 黄梅木中的内乙酸龙脑酯含量为12.216%。

图1 山胡椒属单萜的基本骨架类型

2.2 倍半萜(sesquiterpenoids)倍半萜的基本碳架类型复杂多样。 在山胡椒属中存在无环倍半萜、单环倍半萜、双环倍半萜和三环倍半萜及其含氧衍生物。

2.2.1 无环倍半萜山胡椒属植物中的无环倍半萜的基本骨架有金合欢烷(farnesane)(见图29)， 该类化合物分布于山、山胡椒和狭叶山胡椒中， 其萜烯有金合欢烯(farnesene)， 其含氧衍生物有金合欢醇(farnesol)和橙花叔醇(nerolidol)。

2.2.2 单环倍半萜山胡椒属植物中的单环倍半萜的基本骨架有4种， 结构见图210～13。 具有没药烷结构的化合物存在于山、山胡椒和狭叶山胡椒中；其萜烯有姜黄烯(curcumene)、含氧衍生物有没药醇(bisabolol)。具有蛇麻烷结构的有蛇麻烯(humulene)， 存在于山胡椒叶，乌药根、茎和黄梅木中; 具有吉马烷的有吉马烯［大根香叶烯］，存在于山、山胡椒果、香叶树叶和乌药块根中， 其中山胡椒果中的吉马烯A的含量为10.71%、香叶树叶中吉马烯B的含量为6.71%；具有榄香烷结构的化合物存在于山胡椒叶、狭叶山胡椒叶和乌药块根中，其萜烯有有榄香烯(elemene)， 其含氧衍生物有榄香酮(elemone)；其中β榄香烯在狭叶山胡椒中的含量高达6.01%。

2.2.3 双环倍半萜山胡椒属植物中双环倍半萜的基本骨架有10种， 见图214～24)。具有桉叶烷结构的化合物存在于山、山胡椒果、香叶树、乌药和黄梅木中。其萜烯有芹子烯(selinene)；其含氧衍生物有桉叶醇(eudesmol)和桉叶油醇(eucalptol)；在山胡椒果中桉叶油醇的含量达8.10%。具有杜松烷结构的化合物存在于所测的所有种类中，其萜烯有杜松烯(cadinene)和木罗烯(muurolene)；其含氧衍生物有香榧醇(torreyol)；其中乌药茎中α杜松烯的含量高达24.48%，山胡椒叶中γ杜松烯的含量为10.17%，乌药块根中δ杜松烯的含量为9.18%。具有艾里莫芬烷的化合物存在于山、山胡椒果、香叶树叶中。有雅槛兰二烯(eremophilaldiene)和瓦伦烯(valencene); 具有菖蒲烷结构的化合物存在于山胡椒果和香叶树叶中， 有白菖醇(shyobunol)和表水菖蒲乙酯(epishypbunol acetate); 山胡椒果中的表水菖蒲乙酯的含量为7.29%。具有檀香烷的结构有檀香醇(santalol)存在于香叶树和乌药块根中; 具有查米烷结构的化合物有α查米烯(αchamigrene)只见存在于乌药根中；具有韦得烷结构的成分是韦得醇(widdrol)，只见存在于乌药根中，具有愈创烷结构的有愈创木烯(guaiazulene)、古芸烯(gurjunene)、喇叭茶烯(ledene)，其含氧衍生物有愈创醇(guaiol)、喇叭茶醇(ledol)和斯巴醇(spathulenol)，存在于山、山胡椒、香叶树、乌药和黄梅木中。乌药根中的α愈创木烯和α古芸烯的含量分别为8.21%和8.62%；香叶树叶中斯巴醇的含量高达22.59%。具有丁香烷结构的有丁香烯 (caryophyllene)和氧化丁香烯(caryophyllene oxide)，存在于山胡椒、狭叶山胡椒和香叶树中，山胡椒果和香叶树叶中氧化丁香烯的含量分别为5.44%和6.74%。具有佛手柑烷结构的有佛手柑油烯(bergamotene)， 存在于山和狭叶山胡椒中，山地上部分的含量为22.89%。具有月桂烷结构的有双(2羟乙基)月桂酰胺(bis(2hydroxyethyl lauramide)只存在于香叶树果中，含量高达45.53% ［16］。

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2.2.4 三环倍半萜山胡椒属植物中三环倍半萜的基本骨架有10种，结构见图225～34。具有长叶松烷结构的只有长松叶烯(longifolene)，也只见存在于乌药根中，在乌药块根中的含量为19.30%。具有胡椒烷结构的有胡椒烯［古巴烯］(copaene)， 存在于山胡椒和乌药中; 具有依兰烷结构的有α依兰烯(αylangene)， 存在于乌药块根中。具有马兜铃烷结构的有马兜铃烯(aristolene)，存在于香叶树叶中。具有毕澄茄烷的有β毕澄茄油烯(cubebene)， 存在于山胡椒叶中。具有柏木烷结构的有柏木烯(cedrene)， 其含氧衍生物有雪松醇(cedrol)， 都存在于乌药中。具有香木兰烷结构的有香树烯 (aromadendrene)， 存在于山胡椒和狭叶山胡椒的叶中， 在山胡椒叶中含量达17.11%。具有橄榄烷结构的是β马啊里烯(βmaaliene)， 存在于狭叶山胡椒、乌药和黄梅木中， 在乌药根中的含量达5.45%。具有广藿香烷结构的有绿叶烯(patchoulene)， 存在于山胡椒果和乌药块根中。

2.2.5 倍半萜内酯山胡椒属植物中倍半萜内酯的基本骨架有四种类型， 见图334～38。主要报道在乌药块根和鼎湖山胡椒中检测到吉马烷型内酯有乌药内酯(linderalactone) 、新乌药内酯(neolinderalactone) 、乌药醚内酯（linderane）和伪新乌药醚内酯（pseudoneolinderane）。其中乌药块根的醋酸乌药酯的含量为8.17%。 榄香烷型内酯有异呋吉马烯(isofuranogermacrene) 、异吉马呋内酯(isogermafureuolide)和表二氢异乌药内酯(epidihydroisolineralactone)。 桉叶烷型内酯存在于乌药根中的香樟烯(lindestrene) 、去氢香樟内酯(dehydrolindestrenolide)、羟基香樟内酯(hydroxylinderestrenolide)［17］和strychnistenolide［18］。 以及存在于鼎湖山胡椒中的lindenanolide E、lindenanolide F和lindenanolide G［19］ 。具有愈创木烷内酯化合物有lindenanolide C 和lindenanolide D ［20］。 乌药烷型内酯化合物有乌药烯(lindenene) 、乌药醇(linderenol) 、乌药醚(linderoxide) 、异乌药醚(isolinderoxide) 、乌药酮(linderenone) 、乙酸乌药酯(linderalactone acetate)和strychnilactone［21］。 乌药烯和乌药醇在乌药块根中的含量分别高达19.21%和16.83%。

3 生物活性

3.1 抗细菌、抗病毒活性刘立鼎等1991年报道山胡椒叶精油对鸡胚外有抗流感病毒的作用， 对肺炎双球菌、白色葡萄球菌、卡他奈氏球菌、炭疽杆菌、绿脓杆菌、鲍氏、福氏、宋内氏痢疾杆菌、新型隐球菌和白色念珠菌等都有较强的抗菌作用。

3.2 抗真菌活性杨得坡等1999年报道山胡椒果油、香叶树叶及果油具有很好的抗真菌活性， 山胡椒果水蒸气蒸馏挥发油在培养基挥发油浓度小于1.5 ml/L的条件下可以完全抑制9种真菌的生长与繁殖， 包括4种皮肤致病菌如新型隐球菌和申克氏孢子丝菌等， 5种污染霉菌如黄曲霉、黑根霉和球毛壳霉等， 并根据实验结果推测表菖蒲乙酯、氧化丁香烯和愈创木二烯是山胡椒油抗真菌作用的关键。香叶树叶精油的抗真菌活性可能与其重要成分斯巴醇或氧化丁香烯的存在有关; 香叶树果挥发油的抗菌活性可能与其主要成分双(2羟乙基)月桂酰胺有关， 氧化丁香烯和α柠檬醛等对挥发油的活性表达应该起某种增效或加强作用。

3.3 松弛平滑肌作用刘立鼎等报道山胡椒叶精油可明显松弛气管和肠管平滑肌，有明显的平喘作用。

3.4 对心血管系统的作用乌药挥发油内服有兴奋心肌、加速回流 循环、升压及发汗作用，亦有兴奋大脑皮质、促进呼吸作用，局部涂用可使血管扩张、血液循环加快、缓解复合肌肉痉挛性疼痛作用。

3.5 对肝脏的作用乌药根的倍半萜内酯组分对实验性肝损伤有预防作用， 该组分对CCl4引起的GOT，GPT升高有预防作用，对乙硫氨酸所致血清转氨酶升高， GOT升高均有较强的抑制作用，并可保护肝脏免受脂肪浸润。能充分体现乌药特征的成分是倍半萜内酯成分［23］。

3.6 对神经系统的作用Watarum Kubayashi等［24］2002年研究发现乌药根中的中倍半萜成分乌药烯、乙酸乌药酯、乌药内酯和异乌药内酯是PEP(脯氨酰基酞链内切酶)抑制剂。PEP是一种丝氨酸蛋白酶能裂解脯氨酸羧基端的肽键，这种酶在人脑中有分布。中枢神经系统，PEP降解含有脯氨酸在学习和记忆过程中的神经肽，PEP活性失常引起神经系统退化紊乱，PEP抑制剂具有治疗失忆症。

3.7 抗肿瘤的作用Li YM等［25］2003年乌药根的提取物能诱导鼠肺癌细胞的凋亡，延长患肿瘤鼠的存活。不少吉马烷型内酯具有抗癌活性，乌药的抗癌作用可能与其含有吉马烷型内酯倍半萜有关。

4 结语

山胡椒属(Lindera Lam.的多数种类含芳香油，其主要成分是单萜和倍半萜，特别是含有多种倍半萜内酯具有多种生物活性，而本属中已进行化学成分和生物活性研究的种类还不到该属植物的1/10，有关该属药用植物的组织及细胞培养也鲜见报道，因此进一步研究该属植物萜类成分与生物活性的对应关系对于设计安全、高效的新型药物将有更大帮助；许多事实证明，生物亲缘关系相似的种，不仅外形相似，由于遗传的联系，生理生化特性也相似，故其所含的化学成分亦较相似，在生物体内的分布常有一定的规律性，利用这一线索，为在亲缘关系较近的同属植物中寻找新的药源提供化学依据。

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篇9

关键词：杜鹃花属；木藜芦烷型二萜；黄酮；化学成分；生物活性

中图分类号：R284

文献标识码：A

文章编号：1007―2349(2008)05―0051―03

杜鹃花科(Ericaceae)植物在全世界约有70属，分布广泛，主要分布在亚热带地区；我国有20属，约800余种，分布于全国，以西南地区最多。其中杜鹃花属(Rhododendron)是杜鹃花科中最大的一个属，全世界约960种，我国约542种(不包括种下等级)，除新疆、宁夏外，各地均有分布，但80％以上的种类集中分布在东南、云南西北、四川西南，是世界杜鹃花属植物的主要分布中心。

杜鹃花属植物或具有较高的欣赏价值，或有很高的药用价值，具有广阔的开发应用前景，已引起国内外的重视。杜鹃花属植物主要含有木藜芦型及其相关的二萜，此外还含有黄酮、三萜及其苷、酚类、鞣质、挥发油等多种化学物质，许多成分有药用价值，有止咳、祛痰、平喘、降压、降胆固醇、利尿、抗菌等多方面的用途，还可用于治疗心血管病和风湿等。

杜鹃花科植物的毒性早就引起了人们的注意，明代的《本草纲目》记载了羊踯躅(又名黄杜鹃)(R.moll G.Don)的毒性：“花、根、叶有大毒。羊食其叶，踯躅而死，曾有人以其根入酒饮，遂至于毙也。”经国内外学者对杜鹃花科植物的研究，在上世纪80年代就确定了该科植物的有毒成分主要为木藜芦烷类二萜。

国内外学者对杜鹃花属药用植物的化学成分及生物活性进行了一系列的研究，取得了一定的进展，本文拟对此进行综述，为进一步开发利用杜鹃花属植物资源提供一定的依据。

1、化学成分

1.1二萜类化合物　从杜鹃花属植物中分离得到的二萜化合物根据化学结构的不同可分为4种骨架类型：木藜芦烷型，leueothane，1，5一开环一木藜芦烷型和山月桂烷型。木藜芦烷型二萜为多羟基四环二萜，拥有较为特异的A环缩环B环扩环的对映贝壳杉烷类骨架，是由C5―C7―C6―C5四环骈合而成，大部分的此类二萜环的连接方式为trans/eis/cis(H-1处于a位，A，B环反式稠合)，少量的连接方式为eis/cis/cis(A，B环顺式稠合)；由木藜芦烷型二萜为基本骨架变化而来的leucothane为多羟基四环二萜，拥有A环扩环，B环缩环的木藜芦烷型骨架(A-homo-B-nor granyanane skeleton，6/6/6/5ring system)；1，5一开环一木藜芦烷型二萜为多羟基三环二萜，拥有1，5开环的十元环的木藜芦烷型骨架(10/6/5 ringsystem)；山月桂烷型二萜为多羟基四环二萜，拥有B环扩环，C环缩环的木藜芦烷型骨架(5/8/5/5 ring system)[4]。

到目前为止，从杜鹃花属植物中分离得到41个木藜芦烷型及相关二萜类化合物，见表1。

1.2其他类化合物　杜鹃花属植物中除含有二萜类化合物外，还含有黄酮，三萜，酚类及挥发油等多种物质。E.CHosson等从锈色杜鹃(R.ferrugineum)中分离得到两个新的黄烷酮醇trans-taxifolin 3-O-a-arabinopyranoside和cis-taxifolin 3-O-ar―abinopyran-oside；Hironobu Talahashi等从杜鹃(R.simsii)中分离得到一个新的黄烷苷7-0-β-D-apiofuranosyl-(16)-β-D-glucopyranosyl matteucinol。戴胜军等从烈香杜鹃(R anthopogonoide)的地上部分分离得到了一个新的化合物(2R-4-phenyl-2-0-[β-D-xylopyranosyl(16)-β-D-glucopyr-anosy]Butane)；Hironobu Talahashi等从杜鹃中分离得到一新的三萜酸(19，24-dihydroxyurs-12-em3-one-28-oicacid)；汪礼权等从羊踯躅的根中分离得到2个新的酚苷(ester-2-0-β-D-xylopyranosyl-(16)-β-D-glucopyranoside和7-hydroxy-5-methoxyphthaide-7-β-xylopyranosyl-(16)-β-D-glucopyranoside)；樊成奇等从鹿角杜鹃(R.1atoucheae)的叶中分离得到2个新的环烯醚萜rhodolatouside A and B；Li-Kang Ho等从西施花(R.ellipticum)的叶中分离得到一个新的栎基苷(5，4'-dimethyleher)；Yoshiki Kashiwada等从兴安杜鹃(R.dauricum)中分离得到2个新的化合物rhodoau―richromanic A和B，具有潜在的抗HIV病毒活性。

2、生物活性

2.1降压作用　从羊踯躅果实中分离得到的闹羊花毒素Ⅲ能够降低血压。减慢心率；且降压速度快，降压幅度大；其降压效果与给药剂量、给药速度有关。从大白花杜鹃(R.decrum)叶中分离得到的木藜芦毒素Ⅰ，对小鼠腹腔注射急性毒性，其LD50为1.05mg/kg。对大鼠给予1～100μg/kg剂量时有明显降压作用，其特点是作用快，给药后1～2min血压降到最低值，但持续时间短，一般15min后恢复正常。

2.2杀虫作用　杜鹃花科植物中，作为杀虫剂而应用最广，研究最早，最详的是羊踯躅，羊踯躅作为我国传统高效的特有的杀虫植物，在我国民间很早就有使用。早在上世纪三十年代，研究人员就发现，羊踯躅的杀虫毒力仅次于除虫菊，对蚜虫的毒力仅次于烟碱。直到上世纪80年代，华南农业大学赵善欢院士带领科研人员率先在国内外重新系统深入研究羊踯躅的杀虫作用，先后发现羊踯躅提取物和及其主要活性成分闹羊花毒素Ⅲ对马铃薯甲虫、菜粉蝶、小菜蛾、家蝇、蚜虫等重要害虫具有突出的生物活性，且作用方式多样，包括拒食、胃毒、触杀、生长发育抑制、种群增长抑制、产卵忌避、内吸、熏蒸等多种方式，有望开发成为一种新型高效生物合理性杀虫剂。

2.3镇痛作用　宋小平等研究发现杜鹃花总黄酮(TFR)在浓度为100和200mg/kg可明显延长小鼠热板舔足反应潜伏期及小鼠热水缩尾时间，且明显抑制小鼠福尔马林试验I相反应；TFR在50和100mg/kg时可明显抑制小鼠扭体反应数；100mg/kg TFR能升高小鼠血清中NO的含量，200mg/kg

TFR能升高脑组织中NO的含量。TFR可明显降低小鼠脑组织PGE2含量，100mg/kg可降低血清中PGE2含量。试验表明杜鹃花总黄酮有明显的镇痛作用，且对平滑肌的解痉作用明显，TFR不仅对一般炎症疼痛有效，而且更适合于内脏平滑肌的疼痛。其镇痛作用机制与中枢作用有关，且与促进NO释放及抑制PGEz合成有关。宋小平等还研究发现灌胃(ig)杜鹃总黄酮(TFR)在浓度为100和200mg/kg可明显抑制小鼠扭体反应数及小鼠福尔马林实验Ⅱ相反应，灌胃100mg/kg可延长小鼠热水缩尾时间，灌胃200mg/kg可延长小鼠热板舔足反应潜伏期。小鼠脑室内注射(icv)TFR(5、10mg/kg)可明显抑制小鼠扭体反应数。其镇痛作用机制与中枢作用相关。

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关键词：信息技术服务；生产业；专业化；价值链；纽带效应

中图分类号：F062.5 文献标志码：A 文章编号：1002-2589（2017）05-0093-02

2014年7月国务院《国务院关于加快发展生产业促进产业结构调整升级的指导意见》，圈定现阶段中国生产业的重点行业为研发设计、第三方物流、融资租赁、信息技术服务、节能环保服务、检验检测认证、电子商务、商务咨询、服务外包、售后服务、人力资源服务和品牌建设；之后，上海市也确定了将总集成总承包服务、研发设计服务、供应链管理服务、金融专业服务、专业维修服务、节能环保服务、电子商务及信息化服务、检验检测服务、专业中介服务和培训教育服务确定为生产业十大重点领域；江苏省确定了生产业重点发展的“六大六小”，“六大”为科技服务、信息技术服务、金融服务、现代物流、商务服务、服务外包；“六小”为电子商务、节能环保服务、检验检测、售后服务、人力资源服务、品牌和标准化6个服务业细分领域和行业，以及各培育领军企业8家左右。尽管各地区、各区域对生产业的重点行业圈定不同，但信息技术服务以及电子商务及信息化服务始终作为我国及各省市的生产业重点发展领域。

一、有关研究综述

首先，针对信息技g服务在生产业中的作用，专家给出了肯定的发展思路。如郑蔚提出要紧紧把握工业互联网发展的重要时机，顺应制造业数字化、网络化、智能化、绿色化发展的趋势，支持引导传统制造业企业与互联网企业协同创新，加强先进制造业和生产业的互动互融，构建双轮驱动的制度环境和创新氛围。张明新对服务过程研究中，发现信息服务的互动效应对于服务的实体过程到方式过程的转化具有决定性作用。美国经济学家富克斯把全球经济的结构性变化称为“服务经济”，伴随着信息革命和技术发展，服务经济表现出新的发展趋势。张荫芬研究得出在工业化水平的后期，对信息技术的依赖将会越来越强，从高度依赖发展到与生俱来型。于洪深认为生产业满足的是商品和服务的生产者对服务的中间使用需求，是一种服务形式的生产资料性产业。王小波认为生产业与制造业的融合发展尽管可以表现为产业互动和空间协同，但其核心内涵仍然在于价值链环节的融合发展，生产业与制造业的融合发展可以通过价值链的分解与整合来实现。再者，有很多专家从供应链整体视角研究生产业的发展。蒋琴儿在产品的附加价值链中，从研究开发、设计到组装、加工、制造再到销售、物流等各项活动，其附加价值曲线形成了两头高中间低的“微笑曲线”，制造业只有选择高附加值的两端，即生产业发展，才能获取较高的利润，创造持久的竞争优势。陶纪明提出生产业在创新模式和创新产品的市场检验方面与制造业都有显著不同，为了实现生产业的创新功能，这类服务业逐渐演化出一套高效率的组织模式，表现为弹性化、网络化和扁平化的明显特征。因此，生产业对政府行政管理体制具有特殊要求。可见，虽然生产业的研究较为广泛，但大多从生产业整体的发展以及生产业与制造业融合的协同发展视角进行研究，将信息技术服务作为“领头羊”推进生产业发展的研究和创新还不多见。

二、信息技术服务在生产业中的推进作用

（一）信息技术服务对生产业专业化发展的促进作用

生产业的发展不仅是外部化的结果，也是分工深化的结果。在信息化服务初期，主要体现为研发信息化、管理信息化，但随着信息技术的发展和普及，信息化的分工数量和质量都不断扩大，导致对信息的应用层面、传输层面、基础形成层面的开发不断增加，信息服务已遍及企业、社会及生活的各个角落。在专业化为前提的背景下，技术化为保证、信息化为手段的全过程精细化管理模式正在展开，生产组织和运营方式以及管理模式都在创新，个性化和不断创新的市场需求使信息化需求越来越高。同时，生产精益化管理和动态需求以及复杂的市场变化，对信息的专业化发展提出了更高的要求。信息技术服务的新产品、新服务、新业态不断涌现，激发新的消费需求。

信息消费已促成经济社会新发展并成为内需驱动的有力抓手，推动经济的快速增长。同时，伴随全球的自动化浪潮兴起以及工业4.0，信息技术服务的发展和需求已势不可挡，并形成多种样式的分工和合作模块。图1中的各模块广泛应用在政府、企业、社会、教育、家庭、个人等多方面，并随着信息技术的不断发展，分工持续深化。

（二）信息技术服务纽带效应的发挥作用