[学习要求]

1.熟悉人为活动对药用植物分布的影响方式、环境污染对药用植物的影响。

2.熟悉转基因药用植物的概念。

3.了解转基因药用植物潜在的生态影响。

[学习内容]   

一、人为活动对药用植物分布的影响

1.引种驯化：是人类根据自己的需要，将野生药用植物转变为栽培植物，并逐步扩大其种类和栽培分布，提高其质量和产量的过程。对于此，药用植物生态学的任务是为待引种植物寻找宜植地和为待种植地配置适当的药用植物种类。

举例：西洋参是从北美引种的；穿心莲是从斯里兰卡引种的；江苏省将茅苍术野生变家种；辽宁省将五味子野生变家种等等。

2.野生抚育：根据药用植物生长特性及对生态环境条件的要求，在其原生或相类似的环境中，人为或自然增加种群数量，使其资源量达到能为人们采集利用的程度，并能继续保持群落平衡的一种药材生产方式。具有可生产绿色药材、减少耕地占用等优势。

方式：封禁、人工管理、人工补种、仿野生栽培等。

举例：林下栽培人参、黄连的仿野生栽培等。

3.伴人传播：狭义的伴人植物是指借助于人的帮助而得以传播的植物，如鬼针草、窃衣、牛蒡、仙鹤草等植物，果实具有倒钩，可以附着在人的衣物上得以传播的植物。而广义的伴人植物是指在人类生活的地方，人为的破坏了原有的植物或生境条件，靠本身的适应和竞争能力而得以繁衍的一类植物，即跟人迹而至的植物，且多为一年生草本植物。如路旁荒地生长蒲公英、藜、车前等；在菜地、庭院生长马齿苋、龙葵等；在田地里生长菟丝子、紫花地丁等。

4.环境破坏：如野生的人参、冬虫夏草、红豆杉、雪莲等，由于生境的破坏，资源已到濒危的程度。如之前在宁夏，甘草收获季节每天上千人在挖，不仅破坏甘草资源，还破坏草原环境，造成草原严重沙化，损失难以估量。

环境破坏的后果是药用植物生境的片段化和退化。生境片段化是指由于人为或自然原因使得原来大面积连续分布的生境变成空间上被分割成小块的现象。被隔离的小块常被形象的称为生境岛屿。

生境岛屿于原生境的差异主要体现在：①片段化的生境具有更大的边缘面积；②各个生境岛屿的中心距离边缘更近。生境片段化对于物种的威胁体现在①：物种流动受限，交流机会减少；②边界效应：生境片段化增加了许多新边界，这些新边界的小环境明显不同于生境的内部，给物种的生存带来巨大的影响。

生境退化是指生态系统结构破坏、功能衰退、生物多样性减少、生物生产力下降以及土地生产潜力衰退、土地资源丧失等一系列生态环境恶化现象。这会使很多物种失去了赖以生存的栖息地，成为濒临灭绝的物种。

5.资源的过度和不合理利用

由于经济发展，人们对资源的需求量的增加，会导致人们对野生药用植物资源的过度利用，一旦超出其更新能力，会使其种群数量剧减甚至灭绝。

资源的不合理利用体现在以下三方面：

①采收地点不合理：采集地过于集中，资源利用不均，形成从居住地周边到远离居住地渐次过度采挖的现象。

②采收时间不合理：例如价高的野生五味子、连翘“抢青”不但影响药材质量，降低了药材的信誉，使农民收入减少，也影响其种群更新。

③采收时不注意保护：对药用植物更新器官（种子、根茎、块茎、鳞茎、无性繁殖器官等）破坏严重。如对野生五味子割藤采果等。

6.生物入侵

是指人类使外来种进入到本土后快速扩展，影响当地生物生存和发展，并对生态系统的结构和功能产生严重干扰。外来种泛指非本土原产的外域种。外来种在一定条件下，在自然或半自然的生态系统或生境中建立了种群，成为改变和威胁本地生物多样性的物种，就是入侵种。

入侵植物造成的生物安全问题包括：破坏自然生态系统的完整性；影响药用植物的遗传多样性（迫使原本土物种近亲繁殖、与之杂交）。

入侵途径：有意引入（即引种，作为药用植物、观赏植物等）、无意引入（随人流、物流带入）、自然入侵（随风、水流等）。

7.病虫害增加

 人类活动可促使野生生物疾病发病率的增加。当植物被迫地密集在狭小的自然空间时，被感染和发病的几率要高得多。栽培植物由于密度大而增加发病几率。

二、环境污染对药用植物的影响

人类引起的环境污染，这是这是植物进化史上从来未经历过的，对药用植物已经产生的、正在及将来产生的影响认识尚少。

1.主要的污染途径  有大气污染、水污染、重金属污染和农药残留污染等途径。

2.影响

（1）对药用植物光合作用的影响：如SO2、重金属等均可抑制药用植物光合作用。

（2）对药用植物水分代谢的影响：水中污染物使根部水外渗；改变根部PH值影响水分吸收；影响植物的呼吸作用、蒸腾作用；影响细胞膜透性。

（3）对药用植物营养代谢的影响：污染物通过改变环境的PH值、抑制根系的呼吸作用、抑制菌根的形成来减少植物对营养物质的吸收。

总之，污染物不但影响药用植物的产量与质量，还在植物体内蓄积，影响用药安全。

3.药用植物污染的特点

（1）污染具有普遍性：

（2）同种药用植物的污染物含量因产地和其自身特殊性而不同

（3）栽培药用植物比野生药用植物重金属和农残污染更高

（4）药材炮制前后农残量无显著差异 

（5）中成药污染程度一般较低。

三、野生药用植物资源保护

包括就地保护、建立自然保护区、异地保护、离体保护等。

四、中药农业

如：发展生态农业（遵循生态学规律，减少资源、能量消耗，减少污染，提倡生态防治，减少农药污染）、精准农业（如测土配方）、设施农业（采用特殊设施，模拟植物生长发育的小环境，如温室）等。

五、生态修复和污染综合治理

生态修复主要是植被的恢复、水质修复、病虫草害综合防治等。

污染综合治理主要是治理被重金属和农药残留污染的环境。措施有：超积累植物、菌根修复、化学修复、微生物修复等。

六、转基因药用植物

1.转基因植物：指人类运用重组DNA技术，将外源基因导入植物的细胞或组织，经组织培养，获得能够表达外源基因的植物。

 总的来说，转基因植物使植物在抗虫抗病、抗逆性和品质方面都有明显的改善。转基因植物的种植可减少化肥、农药的使用，降低生产成本，缓解农业生态污染。

自1983年世界第1例转基因植物一转基因烟草问世以来，转基因植物的研究和应用得到了迅猛发展。根据农业生物技术应用国际服务组织(ISAAA)发布的年度报告，2006年全球转基因作物种植面积猛增1200万hm2，首次突破了1亿hm2大关。至今已有百余种转基因植物问世，水稻、玉米、棉花、油菜、大豆、烟草、甜菜、亚麻、马铃薯、番茄、西葫芦、番木瓜等10余种作物的上百个转基因品种被批准进行商业化生产。

2. 转基因药用植物研究现状

    目前列为转基因研究项目中药包括：金银花、忍冬藤、连翘、板蓝根、鱼腥草、人参、太子参、大枣、枸杞、核桃仁、丹参、绿豆、黄芪、百合、青蒿、何首乌、龙眼肉、杜仲、甘草、半夏、桔梗、银杏、麻黄、防风、芦根、地骨皮、竹叶、菊花、广藿香、巴戟天、枳壳、夏枯草等。如抗菌肽基因导入鱼腥草；抗除草剂的草丁膦乙酰转移酶基因导入人参植株；将4s-柠檬烯合成酶基因导入薄荷，提高植株单萜含量及薄荷酮的含量；如中国中医科学院中药研究所中药鉴定与分子生药学实验室的“SmHMGR2基因转化丹参毛状根丹参酮类含量增加”实验项目，就是通过提高基因HMGR2的含量，有效提高丹参酮类化合物的含量，使四个丹参酮产量总共增加了1.76到2.58倍。

3.药用植物转基因的目的：

（1）通过改良中药品种，提高产量和有效成分的含量，减少有害成分的含量；

（2）提高药用植物抗性（抗病虫害、抗旱等）；

（3）拯救濒危药用植物。

4.转基因药用植物潜在的生态影响

       转基因药用植物存在两方面的安全问题，一是药用安全（已有报道转基因马铃薯能导致幼鼠内脏和免疫系统受损等。）二是生态安全。

随着人类认识的发展，转基因植物的种种潜在危害也逐渐被认识。

（1）转基因药用植物杂草化：本身可能变为杂草。有些药用植物本身繁殖能力较强，一旦插入抗病、抗虫基因，会由于遗传改变而趋向于杂草化。甚至多种抗性基因集中，变成“超级杂草”。如有报道证实，加拿大的转基因油菜在麦田中已经变成了杂草，难于治理；在美国，转基因玉米和大豆田中的牛筋草、长叶车前已经表现出了对草甘膦的抗性；抗性转基因油菜在自然条件下，其目的基因可通过花粉或种子传入几个近缘种中，如萝卜、白芥等。

（2）基因漂移：指基因通过花粉受精、杂交等途径使基因在种群间扩散的过程。会使转基因药用植物的野生近缘种变成杂草。如在丹麦，转基因甘蓝型油菜的基因能够慢慢渗入到其杂草近缘种野油菜中。促使农药的再次应用，造成更严重的环境危害。

（3）“非目标效应”：即插入作物中的杀虫或杀真菌的基因可能对可能会对自然界中其他非目标生物产生伤害，形成副作用。如杀死有益的昆虫和真菌等。而杀不死的昆虫和真菌可能会产生抗药性。如龟纹瓢虫幼虫取食Bt棉上的棉蚜，成虫的畸形率上升。

（4）产生新的病毒：一些转外壳蛋白(CP)基因的抗病毒植物，当有其它病毒入侵时，入侵蛋白的核酸有可能被转基因植物的外壳蛋白所包装，产生新的病毒。如美国科学家将花椰菜花叶病毒外壳蛋白基因插入豇豆，得到抗病毒的豇豆，但把缺少外壳蛋白的病毒再接种到转基因豇豆上时，有少数豇豆又染上了花叶病，说明插如的病毒基因可能与再接种病毒的遗传物质结合形成新的病毒。

（5）对土壤生态系统的影响：研究表明，转基因植物可能对土壤中的微生物、昆虫、软体动物产生负面影响。同时降低植物分解率，影响肥力等。

（6）影响当地生物多样性：转基因植物是自然界本身并不存在的植物，是外来种，比其他生物更强调单一种植，在一定条件下，会变成入侵种，破坏原来的生态系统，使原有物种大量被消灭。

5.对待转基因药用植物的态度

   不能因为转基因植物的潜在风险就将其束之高阁，而应该加强立法（2001年5月23日农业部颁布了《农业转基因生物管理条例》）、力发展风险检测技术体系，定量评估其风险程度，长期监测其潜在生态风险，制定风险预防与治理策略（如抗病害、虫害转基因作物在推广时，种植一定比例的非转基因同类作物），以期最大限度地控制转基因药用植物商业化生产过程中的生态风险，推动转基因药用植物的研究和开发。

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