谈药用植物学的实践教学改革
赵宜红,李寅超
(郑州大学药学院,河南郑州 450001)
摘要:对药用植物学实践教学体系进行了探索,改进传统验证性实验,加强综合性、设计性和研究性实验,重视野外实
习,并在实验教学中增加自由开放型实验,旨在提高药用植物学实践教学质量,培养学生的实践能力和创新精神。
关键词:药用植物学; 实践教学; 教学改革
中图分类号:G420 文献标识码:B 文章编号:1008-0805(2007)12-3148-02
在药用植物学教学过程中,实验教学和野外实习是药用植物
学的重要的实践性教学环节,其教学要求既涵盖实验教学和野外
实习的一般原则,又要突出药用植物学的学科特点[1]。本文结
合自身教学工作实践和文献报道,就如何提高药用植物学实践教
学质量,培养学生的实践能力和创造性,以及在实验教学中如何
进行自由开放型实验室初步尝试,谈谈自己的见解。
1 改进传统实验教学方法,确保教学质量
1. 1 传统的实验教学传统的药用植物学实验内容多为验证性
实验,在实验教学中采取的教学方法一般是带教老师介绍实验目
的、实验材料、实验内容和实验方法,然后由学生根据实验材料,
按照实验内容、实验方法的描述验证学过的理论知识。虽然通过
教师的讲解,学生对实验内容和方法己经有了较详细的了解,并在实验过程中对学生实验操作也有较详尽而规范的要求和不断
的督导,但是学生因为缺少实验学习的能动性,在实验过程中大
多敷衍了事、照本宣科,不去分析实验的机理,不去探讨实验中的
问题,使实验教学的质量在教学活动中大打折扣。
1. 2 传统实验教学方法改进为了配合药用植物学的教学改
革,对药用学实验课程的教学内容和方法要进行一些必要改革。
在实验内容方面,可以把实验内容分为四部分,即基本实验技术;
基础的验证性实验、综合性实验、探索性实验;在实验教学方法方
面:对于不同的实验内容采取不同的教学方法,目的是让学生能
积极主动的通过实验课的学习获取知识[2, 3]。
1. 2. 1 基本实验技术基本实验技术是指一些基本的实验技能,
如显微镜的使用方法、临时装片的制作、生物绘图技术、显微化学
方法以及实验室常用药品、试剂、染液等的配制,玻璃器皿的洗涤
方法等等,这些基础性的实验技术,要求每一位学生都能熟练掌
握,并在期末的实验考核中能有所反映。实验教学方法就采用传
统的教师先讲授,然后学生进行验证的教学方法。
1. 2. 2 基础的验证性实验以巩固课堂所学的理论知识为目的,
通过药用植物学中的经典实验和观察性实验,使学生掌握基本的
实验方法和培养学生的观察能力,如植物细胞的基本形态与结构
观察;植物组织的主要类型及结构观察;植物营养器官和生殖器
官的结构观察等实验。这些实验按传统的教学方法虽然有利于
学生基础知识的巩固,但这种单一的教学模式不能调动学生进行
积极的思维,实验课显得枯燥,没有生机和活力。
如果我们尝试把“验证性”实验转变为“探索性”的实验,就
会有截然不同的教学效果。如在实验教学方法上,采取让学生在
课前预习实验,上课时教师通过提问检查学生预习情况并对实验
要点和实验注意事项简要提示,留出较多时间让学生自己动手观
察,然后通过相互讨论来解决实验中出现的问题,最后由教师做
总结。对有些实验的材料,除了教师准备的实验材料外,鼓励学
生自己准备实验材料,如细胞、植物营养器官、生殖器官的观察、
分类学上的实验都可以通过鼓励学生自己准备实验材料,提高学
生学习积极性。同时在实验过程中,穿插徒手切片法、染色法、生
物绘图法等基本实验技能的培养。
1. 2. 3 综合性实验主要针对的是植物分类学的实验,以基本实
验技术和基础的验证性实验的技能为基础,变实验室单一观察的
方法为实验室与野外观察相结合的方法,把传统分类学实验设计
为以比较解剖和野外资源调查为主的综合实验。比如,先通过学
习让学生直观的认识不同类群的植物,总结各类植物的特征,然
后带学生到野外进行对比和扩展实验,巩固理论知识。如对裸子
植物、被子植物常见重要类群的特征和分布特点;校园常见物种
的鉴定,检索表的编制;某一地区的药用植物资源的调查;珍惜濒
危植物的调查等均可设计为综合实验。
通过综合性的实验,使学生既了解植物物种的多样性、植物
资源的丰富性,又增强学生保护植被,保护生态环境的决心。
1. 2. 4 探索性实验通过基本技能实验,基础实验和综合性实验
的训练,学生已经具备了一定的植物学基础知识、操作和动手能
力,可以根据学生的实际能力和实验室的具体情况确定几个研究
方向,让学生自己查资料,自行设计实验方案,经教师检查修改
后,利用野外实习和课外假日时间来完成实验的题目。通过探索
性实验可以培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,培养
学生创造力和科研能力,为学生完成毕业论文和将来的自我发展
打下坚实的基础。
2 重视野外实习,培养学生的观察能力[4~6]
2. 1 对生态环境的观察任何生物的生存都必须依托于一定的
环境,药用植物也不例外。野外实习首先要指导学生认识各种生
态环境。指出各类生态环境的特点,尤其指出重点考查的药用植
物的主要生态环境。
2. 2 对单株植物的观察在观察其形态后,要注重从植物的分类
学特征上进行观察,观察植物的根、茎、叶、花、果实等器官。对于
一些当地特产的药用植物要重点观察药用部分器官的形态特征。
对于细部的观察可以在采集后整理标本时进行。
2. 3 培养学生的采集标本能力
2. 3. 1 对采集标本的选择药用植物的采集要特别注意其标本
的典型性和完整性。所谓典型性是指所采标本要具有明显的分
类特征,在同种植物中有较强的代表性。所谓完整性,是指整株
标本的根、茎、叶、花、果俱全,尤其要采带花的,因为花是鉴定种
类的主要依据。对于地下部分有突出特征的药用植物,如百合
科、薯蓣科等,应注意采集这此植物的鳞茎、根茎等,它们也是鉴
定物种的重要依据。遇到雌雄异株的植物,应分别采集雌、雄株。
草木植物的茎生叶和基生叶不同时要注意采集基生叶,如茵陈、
荠菜等。寄生植物采集时要把寄生全部或部分采下,并注明
关系。
2. 3. 2 采集的注意事项采集标本要注重质量,尽量减少野外
采集的数量,对于植物的产地、生活环境、性状、花的颜色、采集日
期等都要做详细记录,这对标本的鉴定和研究有很大帮助。一份
我国在药材生产较集中的产区具有适宜某些药用植物生长的自然环境条件，栽培的历史较长，有较传统和完善的栽培技术和加工技术，也就是有独具特色的传统生产习惯，药材的质量较好，形成了许多在国内外具有一定竞争优势的地道药材。但目前一些地区以经验或自认为合理的制订药用植物生产规程，而没有进行科学实验和研究，难以控制和保证药材质量；有的未经科学试验便开展大面积的药用植物种植，并以GAP规范种植进行宣传；更有借用中药现代化和中药材GAP达到宣传推销自己产品的目的。主要问题表现为：
（1）不适当的引种使许多药材不具备地道性 天然药物的来源和产地不同，其质量、疗效存在差异。地道药材的系统研究结果表明，不同产地的药材质量与其所含药效物质基础有密切的关系。传统上用“地道药材”来区分药用植物质量，这与天然药物强调原产地的概念是一致的，具有科学依据。人工种植的地道药材种质来源于野生药材，在人为控制下植物的生态条件发生变化，使植物逐渐发生变异代代遗传，使许多药用植物的遗传特性已部分或完全地不同于野生药材。例如东北著名的道地药材“关防风”，由于长期大面积的采挖，野生产量减少，但用量在不断增加，一些原来不生产防风的地区看到有利可图，便进行引种栽培，由于生态条件的变化，其新陈代谢类型也发生变化，使防风的药材质量大为降低。
（2）盲目扩大种植面积 一方面许多药材品种单靠采集野生资源已不能满足市场需求；另一方面农村正在进行产业调整，一些农民弃粮改种药材，使药材生产得到了较快的发展。盲目栽培造成生产过剩，不仅造成市场混乱，价格大幅度波动，而且严重影响药材产品的质量。而在众多药材品种中，价格的大起大落不是个别现象，常用大宗药材质量普遍下降。应当记取盲目扩大药材种植面积的历史和现实经验教训。此外，在按中药材GAP进行生产和基地建设时，也有片面追求数量和产量的倾向。很少考虑该基地是否适合种植这些药材，以及忽视对土壤和水质中重金属和农药残留量的检测。
（3）栽培生产技术和采收缺乏科学性 药用植物是在一定的生态自然条件下生长发育，并产生代谢物质，其田间生产技术是优质药材形成的重要条件之一。GAP生产应总结药农传统经验，使之理论化、科学化、系统化，再反过来指导药用植物的生产实践。药用植物体内有效成分的形成和积累，需要一定生长发育阶段或生长周期，如田间管理，特别是施肥。药材采收季节、方法及产地加工等都是影响药材质量的重要因素，如果不进行科学施肥、适时采收及合适的产地加工，势必导致药用植物质差效低。如甘草，种植二年采收，虽然外形达到了收购要求，但内在质量很难达到质量要求，甘草酸的含量很低，达不到药典规定的要求。
（4）病虫害种类多、为害重、损失大 由于药材品种多，且一种药用植物往往受到多种病虫危害，因此病虫种类繁多。例如枸杞栽培过程中受到十几种病虫害的侵害，若不采取防治措施就会颗粒无收；山茱萸蛀果蛾在河南西峡、陕西商洛地区一般虫果率为20%左右；山东平邑十年以上的金银花受蛀茎性被害率达60%以上；西洋参黑斑病在我国常年发病率20%～30%，是造成参根和种子大幅度减产的主要原因；人参锈腐病造成减产约30%，直接影响产量和商品价值；黑龙江的龙胆因受斑枯病为害，栽培面积逐年减少；甘草锈病是新疆甘草栽培过程中的一种毁灭性病害。病虫害的发生，导致滥施、乱用农药，导致中药材中农药和重金属残留超标，已严重制约着药用植物的大面积种植和规范化生产。
一、现状
新中国成立后，党和政府非常重视中医中药的发展，1958年国务院《关于发展中药材生产问题的指示》提出“发展药材生产，注意保护野生药材，并且根据可能条件逐步进行人工栽培”、“实行就地生产就地供应的办法”、“各地在引种外地品种的时候，由于土壤、气候对中药材的品质有影响，必须经过试验以后，再逐步推广，达到自给”。30多年来各地普遍栽培药用植物，出现了许多新的药材产区。据1984年统计，新产区生产的药材占栽培药材总量的1/3以上。国家医药管理局、各级药材公司均有相应的机构，领导和组织各地药材生产和科研工作。吉林、北京、四川、浙江、广西、云南、海南等地先后成立了代表不同气候类型的药用植物引种栽培专门研究机构及基地，许多省市的中药研究所设有栽培研究室。许多医药院校开设药用植物栽培课，吉林农业大学（原吉林特产学院）、中国药科大学（南京）、西北大学、四川省中药学校（峨眉）开设有关专业；培养了大批专业科技人才。在调查总结和试验研究的基础上，各地先后出版了《中药材生产技术》、《中草药栽培技术》、《药用植物栽培技术》、《药用植物栽培》、《药用植物栽培学》等书籍及《天麻》、《茯苓》、《薄荷》、《浙贝母》、《巴戟天》、《人参栽培及其研究》等专著不下数十种，这些出版物在指导各地进行引种试种和药材生产中发挥了积极作用。
在此同时，一些重要药用植物的栽培技术也有了很大改进。良种选育方面，如江苏省海门县用薄荷的两个品系687和409杂交育成新品种“海香一号”，鲜草亩产3000kg，精油薄荷脑含量可达85%以上。中国医学科学院药物研究所用新状元和武陟一号杂交育成“北京一号”，用小黑英和大青英杂交培育成“北京二号”，大面积亩产平均鲜品700—1250kg，高产田为每亩1500—2000kg，已在北京郊区及河南推广生产。山东省通过茎尖培养得到怀地黄无病毒植株，运用胚珠试管受精克服自交不孕和运用花药培养培育纯系怀地黄，为地黄育种开辟了一条新途径。总结丰产经验方面，如四川省中药研究所调查并总结了石柱黄连栽培六条经验：（1）宽厢栽培、壮苗全苗；（2）增施肥料，结合培土；（3）调节荫棚，先促进、后抑制地上部分生长；（4）延长生长期，抑制发育；（5）精细管理；（6）细挖细炕，不损失黄连。贯彻以上措施黄连大面积丰产田亩产125kg，小面积达250—392Kg。又如江苏省昆山县根据南京药学院研究结果，将薏苡由旱生改为湿生，使亩产量由40kg增至300kg。引种驯化工作也取得了很大成绩，突出的例子如由于掌握了天麻与蜜环菌及其它共生菌的关系，天麻大面积引种获得了成功；又如番红花由于发现了花芽分化与温度的同步关系，克服了球茎变小的障碍，取得了可喜的进展。
近年来在栽培研究与化学研究工作结合方面做了很多工作，如人参、三七、唐古特莨菪、黄连、八角枫、盾叶薯蓣等。这标志着栽培研究的水平有了一定的提高，如人参植株不同部位的皂甙含量的测定，为地上部分的综合利用变废为宝提供了依据，从而可大大地增加经济效益。
对皮类、树脂类药材的研究，近年来也有了很大进展，突出的如杜仲的环状剥皮取代了砍树剥皮。广西药物研究所用乙烯利处理安息香树干，促进分泌组织的形成，使每株割脂由40g增至250g。广东进行了天竺黄形成原因及人工结天竺黄的研究，使产量提高4—5倍。
药用真菌的培养也取得了很大进展，如麦角菌发酵培养成功，云芝、猪苓、茯苓、雷丸等繁殖研究都获得一定的进展。
植物组织培养的研究已积累了大量资料，无性系繁殖方面如广西植物研究所培养的罗汉果试管苗移植于苗床后，当年已结薯块。生物合成方面如中国科学院昆明植物研究所对三分三的组织培养，在培养基中加入2mg/l水解乳白脘，莨菪碱和东莨菪碱的含量分别为0.554%及0.495%，比原茎（0.139%）约高4倍。三七块茎愈伤组织中皂甙元含量为10.24%，比原块茎高4.08%。中国医学科学院药物研究所对人参进行组织培养结果，愈伤组织中人参皂甙含量最高达4.06%，与北京地区栽培的6年生人参皂甙的含量相近。
以上情况说明药用植物栽培的科研工作已从50年代初总结农民经验发展至实验生物学，甚至细胞生物学水平。化学、实验生物学等多种学科已相继渗入栽培学科。
二、展望
虽然我国的药用植物栽培研究工作取得了很大的成绩，但研究的水平与深度还存在着不足，与某些国家相比，有些方面还有相当的差距。他们对药用植物生物学特性，有效成分积累动态，以及采收期、土壤肥料对药用植物产量及含量的影响等方面进行了较深入的研究，将药用植物栽培与化学的研究紧密结合，从而提高了研究水平和深度。
我国在现有的基础上加速实现药用植物研究的现代化，是摆在我们面前的刻不容缓的任务。为加速社会主义经济建设，药用植物栽培的研究应结合我国的实际，注重经济效益，坚持科研与生产相结合，解决生产中实际存在的问题，把药材生产搞上去。同时也应适当加强应用理论和基础理论方面的研究，以进一步提高我国栽培研究的水平，更好地为四化建设服务。今后我们对药用植物的研究，应加强以下几个方面的工作。
1.加强综合研究
任何一门学科研究的深入和发展必须要有多学科的配合，药用植物栽培研究也不例外。例如野生药材的开发利用和保护，涉及到一系列的生态平衡问题。任何一种药用植物引种栽培过程中都要涉及到这种植物的物种问题，生态学问题，各种栽培技术问题。栽培成功后还存在着质量问题。栽培技术与药材产量和质量的关系又涉及到药用植物有效成分的生物合成与转化，在植物体内的积累动态，以及与外界环境条件的关系等问题，所有这些问题都与药用植物栽培研究的深度有关。而要解决这些问题必须要有多学科的紧密协作，要有农学、植物学、植物生理学、遗传学、生药学和植物化学、植物病理学、昆虫学等专业的工作者共同努力。因此，要迅速发展我国的药用植物栽培研究，开展综合研究是十分必要的。
2.开展新技术、新方法在药用植物栽培上的应用研究
近年来，生物学和农业上的新技术、新方法发展很快，许多在农业上发挥了很大的作用，有些应尽快地应用在药用植物研究上。例如选种工作，国外采用新技术取得了不少成绩，我们也开展了一些工作，今后应在现有的人工选种和杂交育种的基础上，进一步研究使用单倍体、多倍体、细胞杂交、辐射育种、激光育种，甚至遗传工程定向地改变遗传特性，培育新的品种。在栽培技术方面要积极应用现代工农业和生物科学技术提高药用植物栽培技术水平。通过对药用植物生理生态的研究，提高植物光合作用效率，开展抑制光呼吸作用的研究及生物固氮作用的研究。结合药用植物特点合理使用化肥、农药，以及采用自动喷灌、滴灌等合理灌溉等。因地制宜地实现农田操作的机械化，用电子遥测技术对病虫害进行预测预报，开展病虫害无公害防治新技术的研究等。此外，还有利用组织培养进行快速繁殖，培育无病毒植株，无性繁殖系工业化生产及应用无土栽培法对一些经济价值高的药用植物进行工业化生产研究等。
3.加强基础理论研究
从微观上对细胞器、花粉、染色体进行研究并应用电镜、放射免疫技术、组织化学等方法加强药用植物生理、生化、遗传方面的基础理论研究。着重研究与植物有效成分有密切关系的次生物质，如生物碱、甾体化合物、黄酮类、烯萜类的生物合成与转化，以及它们在植物体内的代谢与基因控制的关系，开展遗传工程的研究。这些研究将为提高药用植物产量与质量的研究提供理论基础，具有指导意义，应受到重视并逐步开展起来。
药用植物病虫害的防治，首先要了解发病的原因和病虫害的种类，掌握病虫害发生发展的规律，贯彻“预防为主，综合防治”的方针；其次要全面考虑，趋利而避害，既要提高药用花卉的产量和质量，又要减少环境污染。尤其要防止毒物残留危害机体。在掌握这些原则以后，可以运用以下防治方法：
1、植物检疫就是根据国家制定的一系列检疫法规措施，以防止别的国家或别的疫区输入新的危险病虫和限制当地的病虫害向外传播蔓延，来防治药用花卉病虫害的方法。因此，在药用植物引种、种苗的调运要严格履行检疫手续。
2、农业防治就是综合运用栽培管理技术措施来控制和消灭病虫害的方法，称为农业防治法。常用以下几种方法：
（1）选育抗病虫品种（2）合理轮作（3）调节播种期（4）深耕细作（5）清洁田园（6）加强田间管理
3、生物防治应用自然界某些有益生物消灭或抑制某种病虫的方法，称为生物防治。
生物防治目前主要是利用以虫治虫，以菌治虫和以菌治病及以鸟治虫的方法进行。如利用步行虫、食蚜瓢虫、食蚜虻、食蜴蝇等扑食性益虫防治蚜虫等；利用山茧蜂、赤眼蜂等防治菜青虫；利用白僵菌、青虫菌、杀螟杆菌等寄生性细菌和真菌防治菜青虫、食心虫、蛴螬、金龟子、地老虎等多种害虫；利用春雷霉素、“5406”、内疗素等抗菌素，防治根霉病、炭疽病等。生物防治是综合防治的一个重要方面，具有对人、畜和植物无害，使用安全，无残毒，不污染环境，效果持久，有预防性等优点，有着广阔的发展前途。
4、化学防治应用化学农药防治病虫害的方法，称为化学防治。具有作用快、效果好、使用方便，能在短期内消灭或控制大量的发生病虫害，受地域性和季节性限制比较小等特点，是目前防治病虫害常用的一种方法。化学药剂使用中应注意：了解药性、对症下药、抓住时机、适时喷药，掌握技术，保证药效、注意安全、避免药害和人畜中毒。近年来，随着原子物理学的发展，已开始利用电离辐射直接杀死害虫。此外，还可以利用激光防治害虫。
药用植物病害的流行规律与其它作物病害基本一样。病害的发生、发展与流行取决于寄主、病原及环境因素三者之间的相互关系。在一般情况下，由于多年种植药用植物，该地区的感病寄主和相应的病原总是客观存在的，因此环境因素常常是病害流行的决定因素。在诸多环境因素中尤其以气候及土壤因素最为重要。有关这方面的论述大量见诸于许多植物病理学著作中，这里不再重复。但药用植物的栽培方法，其本身的生长习性等毕竟有其特殊的方面，因此药用植物病害也有某些特点，以下几方面比较突出。
（一）地道药材与地方性病害
药用植物栽培有一很重要的特点，就是历史形成的地道药材。例如东北的人参、云南的三七、宁夏的枸杞，四大怀药、浙八味等等。地道药材是由于气候、土壤、人们的栽培习惯等因素形成的，其特点就是有悠久的栽培历史，药材的品种、质量、栽培方法都相对比较稳定。在这种情况下，由于长期自然选择的结果，适应于该地区环境条件及相应寄主的病原必然逐年积累，严重为害这些地道药材。例如东北地区人参锈腐病，这种病原菌是森林土壤中习居的真菌，它的生长发育所需要的环境条件与人参的完全吻合，因此成了东北人参的重要病害，是老参地利用的重要障碍。但在北京地区农田种植人参的情况下，锈腐病的严重性被根腐病代替。因为平原地区农田土壤中的根腐菌占据优势。类似的例子很多，如三七的根腐病、地黄的胞囊线虫病、浙贝腐烂病，枸杞黑果病等等。由于有这类地方性病害的问题，因此在地道药材的栽培地区，尤其要重视合理轮作，不断选择优良抗病品种以及采取积极预防措施等，以便控制这些病害的流行。
（二）药用植物地下部病害问题突出
由于许多重要药用植物的根、块根和鳞茎等地下部分，既是药用植物营养成分积累的部位，又是药用部位，这些地下部分极易遭受土壤中的病原菌及害虫的为害，导致药材品质下降甚至死亡。由于地下部病害发病原因复杂，防治十分困难，因而损失惨重，历来是植物病害中的老大难问题，而这一问题在药用植物中尤其突出。几乎所有的以地下部入药的药用植物都存在严重的地下部病害，其中以真菌病害为主，也有细菌和线虫病害。在生产上较为突出的例子如人参锈腐病和根腐病、贝母腐烂病、白术根腐病、附子白绢病、当归根腐病、三七根腐病、地黄线虫病等等。引起地下部病害的因素十分复杂，包括土壤习居的病原、土壤的质地、湿度等环境条件，以及繁殖材料带菌、地下害虫为害等等。因此对于这类病害的防治一定要采取综合治理措施。例如合理轮作、正确选地、土壤处理、种苗处理、加强水肥管理等各个方面都要考虑到，以尽可能将病害控制在经济阈值以下。
（三）无性繁殖材料是病害初侵染的重要来源
许多重要的药用植物采用无性繁殖，如地黄、贝母、元胡等。有的是种子育苗后用种苗扩大种植，如人参、当归等。这些种苗不仅用于主产区，还常被引种到新产区。由于这些繁殖材料基本都是药用植物的根、块根、鳞茎等地下部分，而它们本身常常受到严重的病害侵染，所以它们是病害的重要侵染来源，是病害传播的一个重要途径，也是药材生产和引种上的一个重要问题。因此，在生产中建立无病留种田，精选无病种苗，适当的种苗处理以及严格的地区间检疫工作是十分重要的。
（四）特殊栽培技术对病害的影响
药用植物栽培技术性强，有些药用植物有特殊的技术措施，这些措施常对病害的发生和流行产生影响。例如人参、党参、当归等均有一个育苗阶段，然后再用种苗定殖。这种方式如果处理得当，如认真选苗，除去弱、病及有伤口的种苗，采用适当方法处理种苗，合理贮存、运输种苗等等，就有可能减轻病害，相反就会加重病害的流行。又如附子的修根，如果时期掌握好，方法正确可促进附子生长，相反则加重附子烂根。洋地黄、板兰等适时割叶，枸杞的正确整枝等等。这些技术措施对病害的发生和流行都有重要影响，处理得当可成为一种防病措施，处理不当则加重病害流行。因此在生产上要重视这些栽培技术，并有意识地与防病结合起来。
