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第一章 概论1

第一节 中药生物工程的研究内容1

一、细胞培养1

二、组织和器官培养2

三、快速繁殖4

四、反应器工程5

五、发酵工程5

六、基因工程6

七、分子标记技术6

第二节 中药生物工程的发展方向6

一、药用植物产业化大规模培养6

二、转基因技术生产次生代谢产物7

三、次生代谢途径的基因工程7

四、分子标记技术7

第二章 药用植物活性成分的次生代谢途径10

第一节 概述10

一、植物化学成分与次生代谢产物10

二、次生代谢物的定义、类型及来源10

三、次生代谢物的主要合成途径11

第二节 各类化学成分的次生代谢途径11

一、萜类11

二、甾体类16

三、苯丙烷类化合物22

四、生物碱27

五、人参皂苷33

六、基于皂苷的重楼及其近缘属亲缘关系研究36

第三章 中药资源的分子亲缘关系54

第一节 概述54

第二节 中药亲缘关系研究的历史与发展54

第三节 中药分子亲缘研究意义及基本理论58

一、中药分子系统及亲缘学研究意义58

二、中药分子亲缘学研究理论方法59

第四节 中药分子亲缘关系研究及进展63

一、药用植物分子系统学研究63

二、药用植物亲缘关系研究66

三、药用植物遗传多样性研究69

四、药用植物分子亲缘地理学研究73

五、其他方面研究75

第五节 问题与展望75

一、存在问题75

二、展望76

第四章 药用植物基因工程育种79

第一节 概述79

第二节 药用植物基因工程育种一般程序及常用技术80

一、目的基因的获得80

二、载体的构建85

三、DNA重组用酶87

四、受体材料的选择88

五、转基因方法89

六、转化体的筛选和鉴定93

七、转化体的安全性评价94

第三节 基因工程育种在药用植物中的应用95

一、基因工程育种实例95

二、药用植物其他常用育种方法97

第四节 转基因植物的生物安全性及前景102

一、转基因植物安全性问题102

二、药用植物转基因育种的前景104

第五章 药用植物的细胞培养及工业化生产108

第一节 概述108

第二节 药用植物愈伤组织的诱导与培养108

一、愈伤组织的诱导及影响因素109

二、愈伤组织的生长110

三、愈伤组织发生的形态学和细胞学112

第三节 细胞悬浮培养112

一、培养系统112

二、悬浮细胞培养周期113

三、细胞培养的基本程序114

四、培养设备和装置115

五、悬浮培养细胞的同步化117

六、悬浮细胞培养中细胞生长的计算117

七、影响悬浮培养细胞分散度的因素以及提高细胞分散度的方法118

八、影响悬浮细胞培养的因素119

第四节 药用植物细胞培养的工业化生产121

一、人参细胞悬浮培养及工业化生产人参皂苷123

二、紫草细胞培养与工业化生产紫草宁125

三、甘草细胞培养与工业化生产127

四、西洋参细胞培养与工业化生产128

第六章 药用植物的大规模器官培养生产活性化合物137

第一节 概述137

第二节 药用植物不定根培养137

一、药用植物不定根培养的方式138

二、不定根培养周期142

三、药用植物不定根生产代谢产物研究进展142

第三节 不定根培养的影响因素147

一、植物激素对不定根培养的影响147

二、外植体对不定根培养的影响147

三、接种量对不定根培养的影响148

四、蔗糖对不定根培养的影响148

五、盐强度对不定根培养的影响149

六、氮源对不定根培养的影响149

七、磷源对不定根培养的影响149

八、起始pH对不定根培养的影响150

九、金属离子对不定根培养的影响150

十、补料对不定根培养的影响150

第四节 诱导子及前体对次生代谢产物调控的影响150

一、植物代谢调控150

二、诱导子151

三、前体154

第五节 药用植物不定根培养的工业化生产156

一、人参不定根培养及工业化生产人参皂苷156

二、紫锥菊不定根培养及工业化生产咖啡酸及其衍生物158

三、贯叶连翘不定根培养及工业化生产金丝桃素159

第六节 药用植物茎、芽培养活性产物160

一、原球茎培养161

二、再生植株培养164

三、胚状体培养166

第七节 器官培养的展望169

第七章 药用植物转基因组织和器官培养172

第一节 概述172

第二节 研究历史、特点与发展趋势172

一、发根农杆菌介导的毛状根培养173

二、根癌农杆菌介导的冠瘿组织的培养174

三、转基因组织和器官培养存在的问题与发展趋势174

第三节 药用植物转基因组织和器官培养的主要技术环节175

一、农杆菌菌种的保存与培养（包括菌种所含质粒的改造）175

二、药用植物无菌培养体系的建立175

三、转化（菌种的活化、外植体的选择、接菌方式）176

四、除菌及筛选176

五、转化的证实176

六、转基因组织和器官培养体系的建立177

七、转基因组织和器官的生长与活性成分积累的调控技术177

八、摇瓶培养与反应器培养技术177

第四节 药用植物转基因组织和器官培养的研究与应用178

一、转基因组织和器官培养的研究178

二、转基因组织和器官培养的应用184

第五节 药用植物转基因组织和器官培养的实例190

一、毛状根培养的实例（丹参）190

二、冠瘿组织培养的实例（西洋参）191

三、毛状根与冠瘿组织共培养的实例（Dubiosia的杂交种与颠茄）196

四、双转化毛状根培养的实例（栝楼）199

五、绿色毛状根培养的实例（长春花）200

第八章 药用植物快速繁殖及大田生产206

第一节 概述206

第二节 药用植物扦插快繁技术206

一、繁材的选择和预处理207

二、扦插时间207

三、扦插快繁技术在药用植物中的应用举例208

四、注意事项209

第三节 药用植物组织培养快繁技术210

一、材料的选择210

二、芽的诱导和增殖211

三、生根培养211

四、炼苗及移栽211

五、组织培养常见生长调节剂及其主要作用212

六、常用培养基及其配方212

七、组织培养快繁技术的应用213

第四节 药用植物人工种子技术216

一、人工种子的结构216

二、人工种子的制作217

三、体细胞胚的获得和培养217

四、人工种子的应用218

五、人工种子技术存在的主要问题220

第五节 药用植物原生质体培养及融合技术221

一、原生质体的制备221

二、原生质体融合222

三、杂种细胞的筛选和鉴定222

四、原生质体及其融合技术在药用植物快繁中的应用223

第六节 药用植物离体快繁技术的应用及大田生产225

一、药用植物离体快繁技术的应用225

二、药用植物快繁苗的大田生产227

第七节 药用植物离体无性快繁的影响因素和常见问题232

一、影响药用植物离体快繁的主要因素232

二、药用植物快速繁殖的常见问题233

第九章 反应器在药用植物大规模培养中的应用237

第一节 概述237

第二节 反应器的理论基础237

一、反应器的分类237

二、反应器的体积238

三、培养介质的流变学特性242

四、反应器内的多相流动形态及培养液性质244

五、反应器内的质量传递244

六、反应器内的热量传递247

七、反应器内存在的剪切应力问题247

八、反应器流动模型250

九、反应器的放大252

十、过程参数检测与控制258

第三节 反应器的种类及选择261

一、植物细胞培养用反应器的设计基本要求261

二、各类反应器261

三、反应器的比较与选择266

四、反应器的放大267

第十章 中药的DNA分子鉴定269

第一节 概述269

第二节 中药DNA分子鉴定的发展及意义269

一、传统的中药鉴定方法及存在问题269

二、DNA分子标记鉴定的发展271

三、中药DNA分子标记鉴定的目的与意义273

第三节 常规DNA分子标记及在中药鉴定中的应用274

一、DNA分子标记鉴定中药材的流程274

二、中药分子标记鉴定的应用进展275

第四节 中药DNA条形码鉴定281

一、中药DNA条形码鉴定的流程281

二、中药DNA条形码鉴定的研究进展285

第五节 问题与展望292

一、DNA分子标记鉴定中存在的问题292

二、展望293

第十一章 微生物技术在中药加工炮制、提取中的应用297

第一节 概述297

第二节 微生物发酵在中药炮制中的应用297

一、中药发酵炮制技术的历史与起源298

二、发酵炮制中药的品种298

三、微生物在中药炮制中的作用299

四、中药发酵炮制加工现状300

五、存在的问题303

第三节 微生物在中药活性成分分离提取中的应用303

一、微生物发酵提取中药有效成分的特点304

二、酶在中药提取中的应用304

三、微生物发酵法用于中药提取液的澄清纯化306

第四节 微生物发酵在中药生物转化中的应用306

一、黄酮类成分的微生物转化307

二、生物碱的微生物转化315

三、萜类化合物的微生物转化317

四、甾体化合物的微生物转化324

第五节 微生物技术在中药渣处理中的应用328

一、利用酶技术对药渣有效成分进行再提取328

二、利用中药渣生产食用菌329

三、利用中药渣生产单细胞蛋白329

四、利用中药渣生产其他生物制品330

第十二章 菌类药用植物的发酵培养333

第一节 概述333

第二节 发酵在菌类药用植物研究中的应用334

一、菌类药用植物发酵的历史和现状334

二、发酵在菌类药用植物研究中的作用335

第三节 菌类药用植物的发酵方式337

一、固体发酵337

二、液体发酵338

三、多种菌种混合液体发酵339

第四节 菌类药用植物发酵的培养基及培养基的优化340

一、发酵生产采用的培养基340

二、培养基的灭菌方式342

三、发酵培养基的优化343

第五节 菌类药用植物发酵条件及过程控制344

一、发酵过程中pH的变化与控制344

二、发酵温度与控制344

三、发酵过程中溶解氧与控制345

第六节 菌类药用植物发酵工程菌的选育347

一、诱变育种347

二、原生质体融合技术348

三、杂交育种349

第七节 冬虫夏草的发酵培养349

一、冬虫夏草的固体发酵350

二、冬虫夏草的液体发酵350

三、冬虫夏草的有效成分及药理作用352

四、问题与展望353