¿Cuáles son las perspectivas para la aplicación de la biotecnología moderna en la industria de las plantas medicinales?
Las plantas medicinales han atraído una gran atención en países de todo el mundo debido a sus efectos curativos únicos y sus bajos efectos secundarios, y su demanda aumenta día a día. Los ingredientes activos de la medicina tradicional china son la base material de su exacta eficacia clínica. La presencia o ausencia (autenticidad) y la cantidad (calidad) de principios activos son la parte central de su calidad. Sin embargo, debido a los ingredientes complejos de los medicamentos botánicos, las sustancias activas medicinales poco claras, las diferentes fuentes, los diferentes procesos de preparación y la dificultad en el control de calidad, junto con el problema del fraude de los medicamentos botánicos, han obstaculizado el desarrollo de la industria de las plantas medicinales. Al mismo tiempo, debido a la destrucción del medio ambiente natural y a la sobreexplotación y el abuso a largo plazo por parte de los pueblos, un gran número de recursos de materias primas de plantas medicinales se enfrentan a la amenaza de agotamiento, y los recursos silvestres están lejos de satisfacer las necesidades de las personas.
Por lo tanto, con el fin de adaptarse a los requisitos nacionales de protección y mejora de la calidad de importantes plantas medicinales, así como a la grave situación de escasez de recursos silvestres y grave degradación de la calidad de las medicinas tradicionales chinas, es necesario desarrollar y utilizar mejor los recursos de las plantas medicinales, mejorar y mejorar. Para mejorar la calidad de las plantas medicinales, debemos aumentar la producción industrial y aumentar la producción de sustancias medicinales para satisfacer la demanda del mercado. Al mismo tiempo, debemos aumentar la protección. de los recursos silvestres para que puedan servir mejor y de manera más sostenible a la humanidad. Al mismo tiempo, aumentaremos los esfuerzos para proteger los recursos silvestres para que los humanos puedan utilizarlos mejor y de manera más sostenible.
Hay muchos problemas en el desarrollo y utilización de plantas medicinales, como tipos y cantidades poco claros, dificultades para preservar los recursos de germoplasma, daños graves a los recursos silvestres y degradación de la calidad de las variedades cultivadas artificialmente, que restringen seriamente el desarrollo de la industria. Cómo clasificar e identificar eficazmente los recursos de plantas medicinales, proteger los recursos escasos y en peligro de extinción para su restauración y regeneración, y prevenir la degradación y extinción, a fin de garantizar el suministro continuo de materiales medicinales y mejorar la calidad de los materiales medicinales, es un problema urgente que debe abordarse. resuelto en el campo del desarrollo moderno de plantas medicinales, y también es un tema importante para la realización de la industria de la medicina tradicional china. Medidas clave para la modernización y la internacionalización.
El método tradicional de clasificación e identificación de las plantas medicinales se basa principalmente en las características sensoriales de los materiales medicinales como el color, la forma, el aroma, el sabor, la calidad, etc. La desventaja es que la comprensión de estas características varía de persona a persona y es muy subjetivo, enfatiza la acumulación de experiencia, no es muy preciso y no ha sido ampliamente reconocido por pares internacionales. Por lo tanto, cómo revelar las diferencias entre germoplasmas a nivel molecular se ha convertido en un tema de gran preocupación para los investigadores. La biotecnología moderna ha abierto una nueva vía para la identificación de germoplasma de plantas medicinales.
Los marcadores moleculares de ADN son marcadores basados en diferencias en las moléculas de ácido desoxirribonucleico (ADN). Generalmente tienen muchas ventajas, como rapidez, trazas, gran especificidad, buena estabilidad y resultados intuitivos y fiables. no se ve afectado por el período de crecimiento, el sitio experimental, las condiciones ambientales, el almacenamiento y otros factores [1].
La aplicación de marcadores moleculares de ADN en la investigación de plantas medicinales comenzó en Japón. La aplicación más antigua y frecuente es la identificación y clasificación de especies de materiales medicinales. Las primeras tecnologías de marcadores moleculares de ADN incluyen el polimorfismo de longitud de fragmentos de restricción (RFLP) y el ADN polimórfico amplificado aleatoriamente (RAPD). Con el desarrollo de la biotecnología, las personas han desarrollado marcadores moleculares de ADN más eficientes y rápidos, como la amplificación del polimorfismo de longitud de fragmentos de restricción (AFLP), la repetición de secuencia simple (SSR) y la región amplificada característica de secuencia (SAR) y el ADN polimórfico amplificado aleatoriamente (). RAPD). Los polimorfismos, las repeticiones de secuencias intersimples (ISSR), los polimorfismos amplificados relacionados con la secuencia (SRAP), los polimorfismos de conformación monocatenaria (SSCP), etc., han surgido uno tras otro y se han aplicado a todos los aspectos de la investigación del germoplasma de plantas medicinales.
La Universidad Nacional Chung Hsing de Taiwán aplicó la tecnología RFLP para identificar con precisión el crisantemo amargo y sus productos falsificados [2]. La investigación de Ji Baoyu et al [3] sobre la raíz de kudzu demostró que el RAPD se puede utilizar como. una tecnología clave para la detección e identificación de recursos de germoplasma; Hao Gangping y otros [4] aplicaron con éxito la tecnología AFLP para la identificación de Salvia miltiorrhiza y otros [5] utilizaron la tecnología ISSR para proporcionar una base molecular para la identificación de Polygonatum odorifera comercial; materiales medicinales. Pan Qingping [5] utilizó la tecnología ISSR para proporcionar una base molecular para la identificación de materiales medicinales comerciales de Polygonatum odorifera. Por tanto, la tecnología de marcadores moleculares de ADN es un método eficaz para identificar plantas medicinales.
La Tabla 1 compara varias tecnologías de etiquetado molecular de ADN comúnmente utilizadas. Cada método tiene sus propias ventajas y limitaciones, y puede seleccionarse según el propósito experimental, los materiales y las condiciones experimentales.
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La tecnología de códigos de barras de ADN utiliza una o varias secuencias de ADN estándar como marcadores para lograr la identificación de especies, similar al uso del escaneo de códigos de barras en los supermercados para distinguir diferentes productos. Tiene las ventajas de ser rápido y fácil, preciso y confiable, y un alto grado de automatización.
Chen Xiaoming et al. [6] estudiaron 6.600 muestras de 4.800 plantas medicinales y sus especies relacionadas, demostrando que ITS2 puede desempeñar un papel clave en la identificación de plantas medicinales; Se descubrió que la secuencia ITS2 tiene la tasa de éxito más alta en la identificación de nueve especies comunes de Artemisia annua recolectadas en diferentes áreas geográficas y puede usarse como un código de barras potencial para la identificación de plantas de Artemisia annua. Cui Zhiwei et al [8] utilizaron ITS2 y pTS2; Secuencias para identificar plantas medicinales. ] utilizó ITS2 y psbA-tmH para distinguir eficazmente diferentes variedades de madreselva, lo que indica que ITS2 y psbA-tmH pueden usarse como una combinación de códigos de barras ventajosa para identificar diferentes variedades de madreselva. Li Li et al [9] demostraron que la secuencia ITS2; se puede utilizar para identificar rápidamente la medicina Keli en las plantas de uso de Xixi, Hainan.
En los últimos años, la tecnología de marcador de polimorfismo de un solo nucleótido (SNP) recientemente desarrollada puede detectar solo diferencias de bases individuales o solo inserciones menores entre diferentes alelos. Se pueden usar diferencias de nucleótidos como, deleción, etc., para distinguir las diferencias. en el material genético entre dos individuos [10]. Chen et al. 11] identificaron con éxito el ginseng americano y el Panax notoginseng utilizando tecnología de marcadores SNP combinada con secuencias de códigos de barras estándar ITS2, matK y psbA-trnH. Esto demuestra que la tecnología de marcado SNP basada en códigos de barras de ADN es un medio eficaz para identificar plantas del género Panax. El SNP se puede utilizar directamente como marcador para la variación de secuencia. Su método de detección y análisis utiliza una sofisticada tecnología de chip de ADN para reemplazar la electroforesis en gel tradicional. Se considera el marcador genético con mejores perspectivas de aplicación en la actualidad.
La tecnología de códigos de barras de ADN puede lograr una identificación de especies rápida y efectiva y se ha convertido en el método principal para la clasificación e identificación de recursos de germoplasma de plantas medicinales en la actualidad.
Los recursos de germoplasma de plantas medicinales tradicionales generalmente se conservan mediante el método del banco de semillas, que tiene las desventajas de ocupar un gran espacio, un número limitado de especies conservadas, un manejo problemático, una fácil infección por bacterias y moho, y un almacenamiento breve. tiempo. El uso de métodos biotecnológicos para la conservación in vitro puede resolver los problemas anteriores. Una vez reciclados los materiales de conservación, no se ven afectados por el entorno natural y pueden propagar rápidamente una gran cantidad de plántulas en un corto período de tiempo, ahorrando tiempo y esfuerzo. Al mismo tiempo, se reduce la frecuencia de deterioro, logrando el objetivo. propósito del uso fácil y la preservación a largo plazo de recursos de germoplasma de alta calidad [12].
Dependiendo de la totipotencia de las células vegetales, los explantes se inoculan en medio semisólido MS o en medio líquido sobre papel de filtro, y luego se cultivan a temperatura ambiente o baja temperatura y se subcultivan en los momentos apropiados. 13], los métodos de conservación de cultivos de tejidos se dividen en método de conservación de subcultivo a temperatura ambiente y método de conservación de crecimiento lento. El método de conservación del cultivo de tejidos puede ampliar eficazmente el volumen de reproducción de las plantas medicinales y aliviar la situación en la que los recursos silvestres no pueden satisfacer la demanda del mercado. También es un medio eficaz para proteger las plantas medicinales raras y en peligro de extinción.
(1) Método de preservación del subcultivo a temperatura normal: en condiciones de temperatura normal, realice una nueva ronda de subcultivo de exoesqueleto a intervalos regulares para lograr el propósito de preservar el germoplasma. Puede usarse en cualquier momento cuando sea necesario. Ampliación [14]. Este método se utilizó para preservar los recursos de germoplasma de Dendrobium officinale y logró ciertos resultados, y se estableció con éxito un sistema de propagación rápida de Dendrobium officinale [13]. Este método tiene un intervalo corto y requiere un subcultivo continuo.
(2) Método de conservación de crecimiento lento: ajustando las condiciones de cultivo, suprime el crecimiento del exoesqueleto garantizando al mismo tiempo que no muera y minimiza el consumo de nutrientes, extendiendo así el tiempo de subcultivo tanto como sea posible. lo más posible. Las principales medidas incluyen bajar la temperatura, ajustar la presión osmótica, controlar los niveles de nutrientes, usar inhibidores o retardantes del crecimiento, controlar la proporción de nutrientes del medio de cultivo y ajustar la luz [13]. El estudio sobre cultivo in vitro de Rhamnus nucifera fue diseñado para explorar las condiciones más adecuadas para la preservación in vitro del germoplasma de Rhamnus nucifera [15].
Este método puede conservar el germoplasma vegetal durante mucho tiempo sin necesidad de subgeneración, por lo que la variación genética es relativamente pequeña. El método de criopreservación más maduro es la vitrificación. Utilice agentes protectores compuestos de alta concentración para tratar cultivos de plantas y congélelos con nitrógeno líquido durante un cierto período de tiempo para solidificar la solución dentro y fuera de las células vegetales en un estado vitrificado amorfo para evitar daños mecánicos a las células durante la formación y fusión. de cristales de hielo. En este estado, el metabolismo y las actividades de crecimiento de las células vegetales se detienen casi por completo, mientras se mantiene el potencial morfogenético de los materiales biológicos [16], lo que es un método eficaz para preservar los recursos de germoplasma.
El estudio exploratorio sobre la criopreservación de células en suspensión de ginseng americano demostró la viabilidad de este método [17]; la tecnología de criopreservación por encapsulación y vitrificación puede realizar la preservación in vitro del germoplasma de ñame [18]; Para preservar la planta en peligro de extinción Cornus officinale, se implementó con éxito el procedimiento de congelación de las puntas de sus tallos [19].
El método de vitrificación por gotas se desarrolla sobre la base del método de congelación por gotas y el método de vitrificación. Tiene las ventajas de una alta tasa de supervivencia, una alta tasa de regeneración, un amplio rango de aplicación, una gran capacidad de procesamiento y una operación sencilla. [20]. Existen pocos informes sobre la aplicación del método de vitrificación por gotitas en la conservación de germoplasma de plantas medicinales, pero puede servir de referencia para la conservación de germoplasma de otras plantas.
Las semillas artificiales se obtienen envolviendo los embriones producidos por cultivo de tejidos con cápsulas que pueden proporcionar nutrientes y luego envolviendo una película protectora alrededor de las cápsulas para formar una estructura similar a las semillas naturales. Las semillas artificiales tienen las ventajas de no tener restricciones estacionales, buen suministro nutricional y resistencia a enfermedades, la capacidad de mantener las características genéticas de variedades finas y fácil almacenamiento y transporte. Muy útil para la preservación de recursos de germoplasma de plantas medicinales en peligro de extinción.
Durante mucho tiempo, muchas plantas medicinales preciosas y raras han escaseado debido a sus efectos terapéuticos, de salud y de belleza únicos. Los precios de las materias primas medicinales han seguido aumentando, lo que ha estimulado enormemente la demanda. La naturaleza depredadora de los recursos de plantas medicinales silvestres raras. La extracción y adquisición causan daños devastadores a los recursos. Además, los cambios en el entorno natural, como el calentamiento global, también han hecho que muchas zonas ya no sean aptas para el cultivo de plantas medicinales nativas. Una variedad de razones se han combinado para causar que muchos recursos de plantas medicinales raras estén en peligro de extinción.
La tecnología de semillas artificiales es de gran importancia para proteger los recursos de germoplasma vegetal en peligro de extinción. Sin embargo, esta tecnología se basa en el cultivo de tejidos vegetales y no es adecuada para plantas difíciles de cultivar.
La utilización sostenible de los recursos de plantas medicinales también se puede lograr mediante el uso de métodos biotecnológicos como el cultivo de órganos y el cultivo de células madre vegetales [30]. Además, también se puede utilizar la aplicación de la tecnología de marcadores moleculares de ADN en la identificación de recursos de germoplasma, la determinación de objetos de protección y unidades de protección in situ, estrategias de muestreo y evaluación de efectos de la conservación ex situ, y la elucidación científica de las causas de peligro. para plantas medicinales raras y en peligro de extinción Proporcionar referencia para la formulación de estrategias de protección de recursos y la implementación de medidas.
La aplicación de la biotecnología no sólo puede hacer un mejor uso de los recursos de las plantas medicinales, sino también protegerlos en la mayor medida posible. La biotecnología desempeñará un papel enorme en la promoción de la medicina tradicional china, un tesoro de la cultura china, en el mundo.
El cultivo de plantas medicinales presenta problemas como la degradación de la calidad provocada por la infección por virus y la falta de un sistema científico de evaluación de la calidad. Por lo tanto, cultivar plantas medicinales desintoxicadas de alta calidad, establecer un sistema de evaluación científica de la calidad y crear nuevas variedades de plantas medicinales con mejor calidad que las variedades naturales son actualmente temas candentes en el campo de la investigación y el desarrollo de plantas medicinales.
Los virus de las plantas se denominan "cánceres de las plantas" porque interfieren con el metabolismo del huésped, reducen el rendimiento y la calidad e incluso causan la muerte. Especialmente los cultivos de propagación vegetativa son propensos a acumular una variedad de virus durante el cultivo durante varios años consecutivos, lo que lleva a una disminución de la calidad [31]. Los virus vegetales se han convertido en uno de los principales factores que reducen el rendimiento y la calidad de los cultivos.
Actualmente, el ser humano ha descubierto casi mil virus vegetales. Las principales especies de virus que infectan las plantas medicinales incluyen el virus del mosaico del pepino, el virus del mosaico del taro, el virus del mosaico de la soja y el virus del mosaico del tabaco [32]. Las pérdidas económicas mundiales anuales debidas a los virus vegetales ascienden aproximadamente a 60 mil millones de dólares. Por lo tanto, aumentar la investigación sobre la tecnología de eliminación de virus en plantas medicinales y adoptar medidas científicas y efectivas de prevención y control son el foco y la dificultad para mejorar la calidad de las plantas medicinales en la actualidad y en el futuro [33]. La Tabla 2 resume el progreso de la aplicación de varias tecnologías de eliminación de virus en los últimos años.
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Además de los métodos de desintoxicación comunes enumerados en la Tabla 2, también existen cultivos de anteras o polen, tecnologías de cultivo de embriones nucelares, etc., que pueden También se puede utilizar hasta cierto punto. Lograr el efecto de eliminación de virus.
Las nuevas variedades vegetales se refieren a plantas silvestres descubiertas mediante cultivo artificial, domesticación e introducción o desarrolladas mediante transformación biotecnológica, que tienen novedad, especificidad, consistencia y estabilidad y nombran con certeza las especies vegetales [45].
La creación de nuevas variedades de plantas medicinales tradicionales generalmente utiliza métodos como el cultivo híbrido. Por ejemplo, platycodon [46], salvia [47] y otros materiales medicinales se han cruzado o estudiado utilizando vigor híbrido. para crear nuevas variedades. Sin embargo, este método tiene desventajas como la incapacidad de producir nuevos genes, la separación de rasgos en la descendencia híbrida, el lento proceso de reproducción y la complejidad del proceso. Los métodos biotecnológicos modernos han abierto nuevas formas de generar nuevas variedades.
El mejoramiento por mutación se refiere a la tecnología de mejoramiento que utiliza diversos factores físicos, químicos y biológicos para inducir mutaciones genéticas en las plantas, promover la recombinación genética, expandir la variación genética y luego seleccionar nuevas variedades de acuerdo con los objetivos del mejoramiento [48 ] .
La mutagénesis por inyección de haz de iones es una inyección de un haz de iones de energía de carga con rango, enfoque y direccionalidad controlables para obtener una tasa de mutación relativamente alta y un espectro de mutación relativamente amplio. Nueva tecnología de reproducción de variedades que causa daños relativamente leves. células. La irradiación uniforme de semillas de perilla con diferentes dosis de haces de iones 12C6 producirá algunas aberraciones cromosómicas, lo que proporciona más posibilidades para producir variedades mutantes superiores [49]. Esto sugiere que los haces de iones pesados de 12C6 en dosis bajas tienen un mayor potencial en nuevos tipos de mutaciones inducidas por irradiación y en el mejoramiento de nuevas variedades superiores.
La cría espacial es una nueva tecnología de cría que utiliza el entorno especial del espacio para producir mutaciones genéticas biológicas y generar nuevas variedades y nuevos materiales. Su mayor ventaja es que puede obtener recursos genéticos raros que son difíciles de obtener mediante mejoramiento convencional y métodos de mejoramiento por mutación convencionales en un corto período de tiempo, lo que permite a las plantas obtener nuevos genes, nuevos tipos y nuevos rasgos [50]. Según los informes, la salvia espacial "Tiandan No. 1" fue cultivada con éxito por Tasly Group en 2008 cuando llevó semillas de salvia al espacio en la nave espacial "Shenzhou 7". Después de regresar a la tierra, el espacio "Tiandan No. 1". salvia fue criada Dan No. 1 "Space Salvia", su cepa "Tian Dan No. 1" es la cepa más popular.
La reproducción por mutaciones puede aumentar la tasa de mutaciones y obtener más tipos de mutaciones en un corto período de tiempo, pero la dirección de la mutación inducida es difícil de controlar y la mayoría de las mutaciones son dañinas para obtener más excelentes. rasgos, se deben agregar más genes. Cantidad de variación. Por tanto, la carga de trabajo del screening es considerable.
La reproducción con ploidía incluye la reproducción haploide y la reproducción poliploide. La cría haploide es un nuevo método de cría formado mediante la combinación de tecnología de cultivo haploide y prácticas de cría. Tiene las ventajas de superar la esterilidad de los híbridos distantes, mejorar la eficiencia de la cría y la eficiencia de la selección, y obtener rápidamente líneas puras [48]. Utilizando anteras en la etapa de desarrollo como explantes, se obtuvieron plántulas verdes haploides mediante cultivo e inducción haploide. Después de la duplicación de los cromosomas, pueden aparecer diploides homocigotos en una generación, con rasgos no segregantes y fenotipos uniformes, lo que puede acortar en gran medida los años de reproducción [51].
Los poliploides son individuos, poblaciones y especies con un número de cromosomas de 3n o más. Las plantas poliploides tienen mayor adaptabilidad y plasticidad. Los poliploides de las plantas medicinales se caracterizan por una fuerte resistencia, un alto rendimiento biológico, una baja fertilidad y un mayor contenido de ciertos ingredientes medicinales. El inductor de poliploidía más utilizado es la colchicina. Existen dos métodos de inducción de colchicina: duplicar el tratamiento in vivo y duplicar el tratamiento in vitro [52]. Los métodos de duplicación in vivo incluyen el método de gotitas, el método de inmersión, el método de agar, el método de pulverización y el método de inyección. El método de duplicación in vitro, es decir, el método de mutagénesis en cultivo de tejidos, consiste en tratar partes aisladas de plantas con colchicina y luego realizar un cultivo de tejidos, o realizar una duplicación de cromosomas durante el proceso de cultivo de tejidos. Mezcle colchicina y agar para obtener un semisólido y luego aplíquelo en las yemas terminales o axilares de la planta para inducir la poliploidía. Este método se ha logrado con éxito en plantas medicinales como Platycodon [53] y Honeysuckle [54]. Las plantas tetraploides también se pueden inducir remojando segmentos de tallo de dioscorea con una concentración adecuada de solución de colchicina, pero la tasa de inducción no es alta [55].
La inoculación de protocormos de Dendrobium officinale en medio de colchicina al 0,075 tiene una alta tasa de inducción [56]. También se ha logrado inducir la duplicación de los cromosomas de la equinácea mediante cultivo in vitro [57]. Además, factores físicos como cambios bruscos de temperatura, traumatismos mecánicos, rayos ionizantes, rayos no ionizantes y fuerza centrífuga, así como métodos biológicos como el cultivo de híbridos sexuales, el cultivo de endospermo, la hibridación somática y la mutación clonal somática también pueden inducir Los cromosomas se duplican.
Aunque la frecuencia de poliploidía inducida artificialmente es alta, los resultados son rápidos y el método es relativamente simple, puede producir enormes beneficios económicos en la producción y la práctica de mejoramiento. Sin embargo, también existen problemas como alta toxicidad, quimerismo grave, fecundidad reducida, largo tiempo de estabilización y altos costos de reproducción [58]. Por lo tanto, se necesita una investigación cada vez más exhaustiva sobre el cultivo poliploide de plantas medicinales.
El mejoramiento transgénico, también conocido como mejoramiento por ingeniería genética, puede recombinar genes exógenos en el genoma de las células receptoras para que puedan expresarse específicamente de acuerdo con los deseos de las personas. Después se pueden obtener nuevas variedades genéticamente modificadas con expresión estable. cribado. Su principal ventaja es que puede superar el obstáculo de incompatibilidad de la hibridación a distancia de plantas, ampliar la gama de hibridación de especies, acelerar la tasa de mutación, etc., y proporciona la posibilidad de creación direccional de organismos [59]. En términos de creación de nuevas variedades, cultivar cultivos de alta calidad, alto rendimiento, eficientes y multirresistentes es de gran beneficio. En la actualidad, los principales métodos para plantas transgénicas incluyen el método mediado por Agrobacterium, el método mediado por polietilenglicol, el método de pistola genética, el método del canal del tubo polínico, el método de electroporación, el método de microinyección y el método de introducción ultrasónica.
El método mediado por Agrobacterium es el método de transformación genética más utilizado con una tecnología relativamente madura y efectos ideales. Primero, el vector de expresión de la planta que porta el gen diana se transfiere a Agrobacterium, y luego las plantas se infectan con Agrobacterium. El gen diana en el vector se introduce y se integra en el genoma de la planta, completando así la transformación del gen diana y obteniendo un transgénico. plantas. Este método se puede utilizar para transformar fragmentos de ADN más grandes, se puede heredar de forma estable, tiene buena reproducibilidad y no es propenso al silenciamiento genético. Sin embargo, tiene la desventaja de ser sólo sensible a las plantas dicotiledóneas. Este método se ha aplicado con éxito a materiales como Salvia miltiorrhiza [60], Trichosanthes membranaceus e Isatis indica [61], Astragalus membranaceus [62] y Artemisia [63].
El método de pistola genética es otra tecnología de transformación genética ampliamente utilizada después de la transformación mediada por Agrobacterium. Utilizando explosiones de pólvora u otras fuerzas impulsoras, se inyectan partículas metálicas que contienen ADN extraño en células o tejidos objetivo en una cámara de vacío, introduciendo así genes extraños. Este método no está restringido por el huésped, es simple de operar y tiene un tiempo de transformación corto. Sin embargo, la tasa de transformación es relativamente baja y el mecanismo de integración del ADN exógeno aún no está claro. En los últimos años se han obtenido nuevos resultados en plantas medicinales como el ajo [64] y el trébol blanco [65].
El método del canal del tubo polínico utiliza el canal del tubo polínico que germina cuando la planta florece, introduce ADN exógeno en los óvulos fertilizados después de la polinización de la planta y luego integra el gen objetivo en el genoma de la planta receptora. , lo que hace que se convierta naturalmente en semillas para formar plantas transgénicas, el método es simple y el tiempo de reproducción es corto. Mediante este método se obtuvieron nuevas variedades genéticamente modificadas de Dendrobium officinale [66] y Ricinus communis [67]. La Tabla 3 compara las características de varios métodos importantes de transformación de genes de plantas.
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Aunque la aplicación de plantas genéticamente modificadas en plantas medicinales ha conseguido resultados bastante buenos, su seguridad siempre ha sido un tema candente de debate. Por lo tanto, las plantas medicinales modificadas genéticamente aún deben tratarse con precaución y se deben realizar investigaciones más sistemáticas y profundas.
La ingeniería metabólica secundaria utiliza tecnología de ADN recombinante para cambiar las vías de reacción bioquímica que producen metabolitos secundarios o introducir nuevas reacciones bioquímicas, mejorando o inhibiendo directamente la síntesis de uno o más metabolitos secundarios, mejorando el rendimiento celular. A medida que la gente explora cada vez más las vías biosintéticas de los metabolitos secundarios en las plantas medicinales, la aplicación de tecnología de ingeniería metabólica para modificar genéticamente las vías metabólicas secundarias de las plantas para aumentar significativamente la cantidad de productos objetivo se ha convertido en un tema de investigación popular.
Desde que el académico estadounidense Bailey propuso el concepto de ingeniería metabólica secundaria en 1991, la aplicación de la tecnología de ingeniería metabólica secundaria ha sido ampliamente informada. El estudio inicial más clásico fue utilizar esta tecnología para obtener provitamina A (β-caroteno) en el endospermo del arroz desde cero [68]. En los últimos años también se ha reportado la aplicación de esta tecnología en plantas medicinales.
El contenido de diversas sustancias medicinales en las plantas medicinales suele ser muy bajo y no puede satisfacer las necesidades de las personas. Mediante ingeniería metabólica secundaria se puede aumentar constantemente el contenido de sustancias medicinales en las plantas. Este artículo presenta brevemente el progreso de la investigación sobre la aplicación de métodos de ingeniería del metabolismo secundario para aumentar el contenido de varias sustancias medicinales importantes en las plantas medicinales.
Los compuestos fenilpropanoides son una clase importante de compuestos orgánicos naturales producidos por las plantas durante el proceso de selección natural a largo plazo. Generalmente tienen propiedades antibacterianas, antivirales, antitumorales, antiradicales libres, antiinflamatorias y analgésicas, protectoras del hígado. Protege el sistema cardiovascular y otras actividades biológicas, y es una sustancia medicinal natural muy importante.