2 总论 植物资源的开发利用.docx
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2总论植物资源的开发利用
2总论植物资源的开发利用
第二章植物资源的开发利用植物资源的开发利用是植物资源学研究的主要目标，即遵循植物资源开发利用的原则，挖掘各种野生有用植物，研究其利用途径与方法，开发植物资源产品，提高资源利用率，也就是要在科学、合理、有效充分利用已有植物资源的同时，不断深入、持久地挖掘野生植物新资源、新用途、增加新产品，满足不断增长的社会需要。
理解植物资源开发利用的原则熟悉植物资源开发利用的层次、对象、目标掌握寻找新资源植物及扩繁的途径第一节植物资源开发利用的原则我国对野生植物资源管理的方针是积极保护，采育结合，大力发展，合理利用。
这十六字方针是正确的和全面的。
它既包括了保护现有的植物资源，也包括了人工培育新的种苗，同时明确保护的目的是在发展与利用。
一、植物资源增长量与植物资源开发利用量相一致的原则两允许，一杜绝：
在允许的繁殖周期内开发利用在允许的采收量范围内开发利用杜绝竭泽而渔、杀鸡取卵式的掠夺式开发利用达到生态平衡二、综合开发利用、提高资源效益的原则两个一：
一提高、一实行提高废弃物的再生资源化水平（玉米、味精、黄色素）实行无废料生产工艺实现资源利用最优化三、寻找开发新资源，提高资源商品利用率的原则做到五有：
有目标有分析有方法有工艺有初试为投入生产奠定理论和生产基础，使资源优势转化为产品和经济优势四、摸清资源家底，立足发挥本地优势的原则一优先、两既要，又要优先发展需求大、投资少、见效快、简单易行的产品。
既要突出重点，又要长短结合；既要大力发展原料生产，又要相应地发展加工业。
做到布局合理、增产增值。
五、着眼长远发展，保护和利用并举的原则一加强、一杜绝制定措施、加强对植物资源的保护。
杜绝只顾眼前利益，超负荷开发的做法。
实现植物资源的永续利用第二节植物资源开发利用的层次野生植物资源开发利用的层次按采用的主要方式分为针对发展原料的一级开发、针对发展资源产品的二级开发和针对发展新资源、新成分、新产品的三级开发。
一、一级开发1.开发的对象原料植物2.开发的手段：
侧重于农学和生物学方式3.开发的目的：
不断提高野生植物资源的数量和质量4.使用的方法：
⑴加大对野生植物资源自然更新能力和可持续利用技术研究，提高其利用效率。
⑵通过引种驯化、组织培养、人工栽培、良种选育、科学管理、病虫害防治、合理采收和初加工等生产手段，为二级开发提供量多、质好的原料。
5.例子：
中华猕猴桃的驯化栽培；原产美国、加拿大西洋参的引种栽培；东北地区薇菜（桂皮紫萁），孢子人工繁殖技术的成功；野生天麻、野生食用菌的人工栽培等。
二、二级开发1.开发的对象：
加工的产品2.开发的手段：
侧重于工业生产方式，因资源开发目标而异。
3.开发的目的：
用途的多元化4.例子：
杜仲茎皮入药，有补肝肾、强筋骨、叶经浸提、浓缩、喷粉、制成粉剂，再进一步制成饮料；沙棘可制成果汁饮料，还可制成沙棘粉和沙棘油等；人参（含人参甙）主要以根入药，已开发出人参茶、人参烟等；蕨菜的袋装、罐装产品，延长了保鲜期和保质期。
三、三级开发1.开发的对象：
新资源2.开发的手段：
多学科综合性研究（科学研究方式），包括区域调查、植物系统分类学、植物区系、植物化学、植物生态、植物地理、植物生理等多个学科。
3.开发的目的：
发掘新资源、开发新原料、发现新成分、开发新产品等。
4.例子：
对我国80种薯蓣属植物进行研究，发现根茎组的盾叶薯蓣（长江流域）和穿龙薯蓣（北方）含甾体皂甙元类（生产激素的甾体原料）较高；西洋参在北美（加拿大）的发现，也是源于对中国人参的生态地理分布规律的研究。
四、三个层次之间的关系野生植物资源开发的三个层次是相互关联的。
一种新资源的发现，需要通过生产出产品，才能推向市场，一个好的产品需要优质的原料供应。
反过来，为了扩大原料来源，除增加栽培面积、进行良种选育外，也需进一步寻找新的原料资源及种质资源。
总之，野生植物资源的开发过程中每一个环节都必须以科学研究工作为基础，在科学理论和方法的指导下才能正确、有效地进行。
因此，以科学研究方式为主的三级开发是野生植物资源开发的科学支撑，以工业生产方式为主的二级开发是野生植物资源开发的目标，以农业生产方式为主的一级开发是野生植物资源开发的稳定保障。
第二节开发新植物资源的方法与途径当代人类重大的社会问题，包括能源、粮食、人口和环境等四大问题，都和植物有关，因此在充分合理利用现有植物资源的基础上，不断挖掘新的资源植物，对保护环境，广辟能源，发展生产，改善人类的物质生活和文化生活都具有十分重大的意义。
全世界高等植物约有30万种，其中人类栽培的总共才2297种（不包括观赏植物在内），常见栽培的仅百余种，主要粮食作物仅20多种。
我国有高等植物3万余种，其中大多数种类尚未发掘利用。
60年代初，我国在总结全国性的野生植物资源普查的基础上，编辑出版了《中国经济植物志》，书中所列各类植物资源，按单项用途一种一次计，共2411种。
这个数字还不到全部高等植物种类的十分之一，可见我国植物资源发掘和利用的潜力还很大。
一、系统研究法
（一）研究方法的理论依据是利用植物体内有用成分在植物界中分布与植物系统发育的相关性，即利用近缘属种植物成分的相似性特点，发掘新资源的方法。
（二）研究方法的学科基础是植物区系和植物地理学。
（三）研究方法的特点和要求常用于寻找已开发利用的野生植物资源代用品的研究。
1.特点：
目标明确，研究周期短。
2.要求：
⑴实验设施和技术手段要精良。
⑵目标化合物要有重大开发价值或潜力。
⑶要对植物区系有深入的了解和认识。
（四）研究方法的工作程序1.研究目标的确定（同属同科近缘科）2.研究方法的制定⑴提取的方法与条件（溶剂提取法、水蒸气蒸馏法、其他）⑵分离的方法与条件（溶剂分离法、层析分离法、纯度判定法）3.研究结果的评价（开发价值、工艺流程）（五）研究实例_利血平夹竹桃科印度蛇根草（Rauvolfiaserpentina）国产9种萝芙木属植物萝芙木（R.vertivillata）和云南萝芙木（R.yunnanensis）含有利血平制成降压灵印度、巴基斯坦瓜儿豆（Cyamopsistetragonolobus）豆科其种子胚乳含瓜尔胶，主要用于石油开采业，配制成水基压裂液，能增加含油地层的渗透性，对提高石油产量有显著效果。
此外，瓜尔胶也广泛应用在造纸、纺织、食品、香料、药物及矿冶工业上，瓜尔豆又可食用，青豆供蔬食，种子含蛋白质26%及少量脂肪，营养丰富，可代粮，植株可作饲料及绿肥。
田菁属（Sesbaniaspp.）田菁胶用于石油采油工业。
其种子含有丰富的半乳甘露聚糖胶。
中国广东、海南、福建、浙江、江苏等地均见。
（六）研究方法评价优点：
目标性明确，研究周期短，一旦成功，将具有较高的使用价值。
缺点：
需要有完整的植物区系资料；研究实验设施和技术手段必须十分精良；资金和技术要求高；未知化学成分鉴定困难等。
二、民族植物学法民族植物学是研究人与植物之间直接相互作用的一个新的科学领域。
它的研究内容是人类利用植物的传统知识和经验，包括对植物的经济利用、药物利用、生态利用和文化利用的历史、现状和特征，也就是说民族植物学是研究一定地区的人群与植物的全面关系，包括所有在经济上、文化上有重要作用的植物。
在研究这些民族植物的同时，研究社会的结构、行为和植物之间的相互作用。
民族植物学于1895年由美国学者J.W.Harshborger提出，哈氏当时提出民族植物学是研究土著民族利用的植物，通过研究他们用作食物、衣着、草药、建筑材料的植物，阐述土著民族的文化，揭示植物的分布和传播的历史，确定古代贸易的路线，并可能为现代制造业提供原型知识。
民族植物学在20世纪80年代才引入中国。
中国科学院西双版纳热带植物所率先开展了对云南少数民族植物学的研究。
20多年来,卓有成就,对我国民族植物学的发展奠定的基础。
1985年,美国的民族植物学专家福特（Richard.Ford）教授来中国讲学,在他和一些中国学者进行交流后获得了大量的中国民族植物学知识,他认为民族植物学这个学科中国虽然出现得很晚,但它所包含的知识和内容,早就蕴育在千百年人类文明发展的历史之中,特别像中国是一个具有5000多年悠久历史,又有56个不同的民族,又有在地理、气候和生物种类方面的多样化,更重要的是几千年来中国人民在利用植物方面知识的积累是非常丰富的宝贵的,特别是许多优秀的传统,仍然保持至今。
所以福特教授说:
民族植物学的根应该在中国,中国有丰富的民族植物学的宝库。
2004年由陈重明教授等编著的《民族植物与文化》一书是近年来我国民族植物学研究成果的总结。
世界经济、技术的迅速发展，不断地改变着人们的价值观念，人们愈来愈重视传统文化和知识的价值；现代工业对天然产物的需求也越来越广泛。
科学家们发现，民间利用植物的传统知识是寻找新药、新型食品、新的工业原料的巨大宝库；民间传统的生态学知识和流行于民间传统使用的数以万计的植物资源是发展农村经济、保持一个多样化生物资源环境的巨大财富。
无数事实证明，在对植物资源进行开发利用的过程中，民间传统经验十分有用。
（一）研究方法的理论依据是研究人类利用植物的传统知识和经验，包括植物资源的利用历史、文化和现状、特别是种类及其用途和和利用方法。
如单方、验方；蒙药、藏药、傣药等。
（二）研究方法的特点和要求通过了解民族、民间利用植物的种类、用途和利用方法等，发掘新的植物资源。
1.特点：
目标植物明确，研究周期短；但存在同物异名和同名异物等现象。
2.要求：
对原植物准确定名。
（三）研究方法的工作程序（三个阶段）1.描述研究阶段主要工作是对民族民间利用野生植物进行科学鉴定、分类和利用状况的记述。
工作程序：
文献资源研究（包括查找与考证）-调查内容设计（包括种类、用途、利用方法、历史、利用特点等）-民间访问调查（包括村社调查、地方集市贸易调查等）-野外调查（包括证据标本的采集、生境条件调查等）-资料整理（包括分类鉴定、调查记录整理等）-描述编目核心内容：
5W（包括谁用？
Who?
什么植物？
What?
如何使用？
How?
何时使用？
When?
分布在哪儿？
Where?
）。
2.解释研究阶段在上一阶段的基础上，增加了由谁用（ByWhom）和为什么使用（Why）的内容，加以民间解释与科学解释，进行经济、社会效益的评估。
民间解释是建立在实践经验基础上的朴素唯物主义和民族文化信仰基础上的解释。
科学的解释则必须通过揭示该植物的内在的科学内容（有用化学物质、生理机能、生态学功能、标记文化的内涵特性等）和人类文化的相互作用加以阐述。
例如若干有毒植物的利用是建立在人类长期经验的基础上，而识别出该植物具有生理活性物质存在，并运用现代科学手段加证明了的；一些文化型的资源植物或作物品种（如紫米，食用染料植物，头饰、耳饰、服饰植物等）则是起源于民族文化的传统信仰和习俗，不可能用科学实验的方法加以验证。
对植物利用的科学解释，无论是物质的作用或是精神的意义，都可以为区域性植物资源的开发和民族经济、文化的发展作出贡献。
3.应用研究阶段在基础研究和应用研究的基础上，采用现代科学技术手段，开发新产品、扩大原料资源等，使民族、民间利用的植物资源进入更广阔的市场。
近年来，国内外在新药发掘、新型食品的开发，传统栽培物品种资源的开发以及传统农业生态技术方法的应用等方面，都已经取得了一些进展，表明民族植物学的研究，有可能进入应用阶段的研究工作。
（1）从民族药中发掘新药我国有56个民族，其中55个少数民族使用的草药在3500种以上，云南民族民间药已知2300余种。
近年来已经从这些草药中开发具有现代药物水平的新药在20种以上。
在抗癌、避孕、治疗精神病药物和杀虫驱虫药剂方面，民族民间草药具有很大的潜力。
从民族民间传统使用的单方、验方中也有可能发掘出一批具有地方或民族特色的药物，进入地方药物标准扩大应用范围（据统计，建国以来，已有60种民族民间药列入国家和地方药品标准使用）。
在药用植物资源的发掘方面，通过民族植物学的研究，还可以扩大资源的来源，减少进口或增加出口。
如通过对藏药进口热带药材的研究和我国热区民族药物的比较研究，可以为传统进口的藏药找到国产资源，从而减少进口。
（2）从传统食品中开发新型食品和饮料我国各民族传统食用的植物，由于自然环境、植物分布和民俗的差异而千差万别。
通过对各地区各民族传统食用植物，调味品、水果、饮料的调查，营养成分分析和烹调加工技术的研究，可以从中推出一批具有地方民族风味的食品，为旅游业服务和食品工业提供新产品。
例如魔芋原本为我国南方山区的民间传统食品，于日本奈良时代传入日本，并沿用中国古代的名称（日本人称Koniac）,近几十年已成为日本的低热量低脂肪热门食品；猕猴桃为我国中部的野生水果，于1906年（清光绪32年）由我国传入新西兰，现已成为新西兰的主要出口商品和世界水果市场上最昂贵的鲜果之一。
近年来，我国各地已从民间食用的野果中开发出了不少果品饮料，如沙棘（Hippophaerhamnoides），刺梨（Rosaroxburgii）,山楂（Crataegusbinnatifida），葛根（Pucrariathomsoni），桑椹（Morusalba）,羊奶果（Elaegnusconferta）,余甘子（Phyllanthusemblica）等等，已加工制成多种现代食品，行销于国内外市场。
（3）从集市植物产品中发掘地方名特优产品我国农村集市，自古以来就是以多种地方植物产品为特色的商业贸易和文化交流的场所，包含着十分丰富的民族植物学内容。
由于交通不便和文化沟通不够，许多有地方特色的植物产品和工艺品一直局限在很小范围内流行。
随着交通、经济、文化交流的发展，许多集市植物产品可以通过科学研究，确定其实用价值和文化的内涵，把各地方的名、特、优产品推广介绍到整个社会，从而形成和增强地方经济的优势，促进乡镇企业和农村加工业发展。
例如，我国热带地区少数民族用省藤（Calamusspp.）藤条编织的工艺品；云南西北部的木雕家具；云南大理三月街集市的各种地产药材；云南南部传统加工的多种粗茶品种等等。
集市植物产品的开发，在我国尚属一块空白，值得加以调查和研究。
（4）从传统生态技术的研究中获得发展现代农业生产的知识由于近代人口增长过快，世界商品经济的飞速发展和现代科学技术的进步，使传统农业面临困境，在热带地区尤其突出。
例如刀耕火种农业的衰退和现代种植园农业的迅速扩展。
现代科学技术正在寻求农业现代化的一切有效方法，其中包括从传统农业知识中学习有价值的生态技术和方法。
例如，在七十年代，科学家就从墨西哥传统农业技术中发现了Chinampasystem,一种在热带沼泽地进行间种的生态农业技术，并为联合国教科文组织列入推广计划。
我国广东珠江三角洲创造的桑基渔塘农业生态系统也是基于民间传统经验而建立的。
我国云南西双版纳傣族的传统薪炭林技术，就是傣族人民在湿热带地区实践定耕农业所发展起来的一项独特生态技术，他们人工种植铁刀木（Cassiasiamea），作为农村能源的主要来源，从而有效地保护了当地的热带森林植被。
云南少数民族地区传统经营的樟树茶叶；桤木茶叶；八角树砂仁等合理生态配置的农业生产模式，就是当代农林混合业（Agroforestry）新技术的原型知识；民间对同一种植物的多种利用方法就是现代多功能作物（Multiple-FunctionCrops）的知识源泉。
我国自然条件复杂，农业立地条件各异，从民族民间利用植物的生物学与生态学功能的传统经验中学习，是一条为农业发展服务的有效途径，也是对植物资源利用的深化。
三、其他研究方法
（一）从古今文献中发现-月见草、蒺藜
（二）从基础研究中得到启迪-肾上腺素的合成、山楂叶（黄酮成分）系列保健饮料的研究。
（三）从有用成分中进行结构的修饰薯蓣属（薯蓣皂甙）植物的利用第四节扩大植物资源产量的方法和途径一、野生植物资源的引种、驯化与栽培野生植物资源引种、驯化与栽培研究，建立人工栽培基地，实现集约化生产，提高野生资源产量，是扩大野生植物资源的重要途径。
野生植物资源引种、驯化与栽培，就是在尊重其固有生态适应性的前提下，使其在人为创造的栽培条件中，通过适应和人工管理等措施，转化为栽培植物的过程。
（一）引种驯化的概念及意义1、引种驯化的概念通过人工栽培、自然选择和人工选择，使野生植物、外地或外国的植物适应本地自然环境和栽培条件，成为能满足生产需要的本地植物。
2、判断引种驯化成功的标准
（1）生物学标准：
既能正常生长发育，又能成功地繁殖后代。
（2）资源学标准：
通过栽培能正常生长，同时原有的经济性状保持不变。
3、植物引种驯化的意义增加新的资源种类以良种代替劣种扩大栽培范围
（二）植物引种驯化的理论引种驯化的理论基础：
以进化论、遗传学和生态学的某些基本概念为理论基础，植物学、植物区系学、植物地理学、植物生理学等多个学科对引种驯化理论的研究起着推动作用。
1、达尔文学说植物引种驯化最重要的理论基础。
达尔文对植物引种驯化的观点可归纳为以下几点：
（1）植物在自然条件下有适应风土的能力，在植物自然迁移时，往往抑制它和其它有机体的竞争，而首先适应新的环境条件。
驯化则是在长期的进化中进行的。
（2）有机体的地理分布不仅决定于现代因子，还决定于历史因子。
引种时要研究植物分布的历史及其生物学特性形成的历史。
（3）在自然和栽培条件下通过自然选择和保持新的变种能使植物驯化。
因此，无论在自然和栽培条件下都能发生植物的驯化。
有机体的遗传性不管如何巨大，都能够在改变了的条件下产生变异，不断出现新的性状。
（4）当植物的各个体在不同生存条件下发育时，再用选择手段就能获得新类型的植物。
驯化是植物本身适应新环境条件和改变生存要求的过程。
选择是人类驯化活动的基础。
2、气候相似论
（1）H.Mayr气候相似论：
植物引种时，引进地和原产地的气候必须相似，引进的植物才能正常生长、发育。
（2）成功例子：
上海植物园从气候相同或相近的黄山、天目山、九华山等地引进大量树种，成活率较高。
（3）气候相似论的缺点①强调植物的遗传保守性，忽视了植物遗传的可塑性，认为植物引种只能是在相似的气候条件下简单迁移，而驯化引进植物，改造其习性，使之适应不相似的气候条件是不可能的。
②气候相似的确定在实践中有一定困难，常常由于资料有限，对很多物种分布及其原产地（分布区）生境难以在事先就有详尽的了解；在各大区之间因地质历史的变迁与受大气对流及小地形对环境的影响而形成种种特异条件，致使同一地区不同物种之间也存在着相当大的差异。
3、生态历史分析法生态历史分析法：
一些植物的现代分布区不一定是它们的最适生长区。
生态历史分析法在植物引种驯化中的应用：
生态历史法以植物区系为总体单位，通过分析植物区系中植物成分的起源，来揭示这些成分的生态历史。
若发现其中有外来成分，再把它们引回原来生存过的生态条件下，可望获得较好结果。
4、区系发生法区系发生法：
引种起源上有亲缘关系和有某些共性的区系之间的植物，容易成功。
5、栽培植物起源中心学说栽培植物起源中心（现在称为演变中心或多样性中心）学说：
将世界栽培植物起源划分为八个中心。
（三）引种规律①北种南移比南种北移容易成功：
因为南种北移是能否成活的问题，而北种南移则主要是产品质量的问题，如橡胶树（Hevesbrasiliensis）、可可（Theobromacacao）、椰子（Cocosnucifera）等，若北移超过一定界限都不能成活。
如原产小亚西亚、地中海的大葱、大蒜能在我国华中甚至华南地区生长，但品质都不如北方好。
像大蒜，广东省南部不开花，球茎小，退化严重。
②草本植物比木本植物容易引种成功：
草本植物，特别是一年生草本植物适应性强，容易引种，如西瓜（Citrullusvulgaris），原产于南非热带；南瓜（Cucurbitamoschata）来自亚洲热带，现都能在我国南北各地正常生长。
灌木比乔木矮小，较能抗低温，比乔木容易北移，落叶乔木又比常绿乔木能适应低温条件。
因此，在南种北移时，往往采取乔木矮化（即灌木化）和强令其休眠方法，保证其北移或高引的成功。
（四）植物引种驯化的途径和步骤1、植物引种驯化的途径
（1）直接引种遵循气候相似论,在相同的气候带内或两地气候条件相似的情况下,将植物从一个地区引入另一个地区,这就属于直接引种.在生态历史法指导下所进行的孑遗植物的引种也属于直接引种.直接引种的另一种情况是,被引种的植物靠自身较强的适应性,通过形态、生理上的变化来缓解与新的环境条件的矛盾,正常生长、发育.
（2）间接引种采取特殊的栽培措施,以解决那些不能适应新地理环境条件的植物引种驯化问题.常采用的措施:
1.关键时刻的保护.2.改变生长节奏.3.改变植物的体态结构.4.采用嫁接技术.5.实生苗多代选择。
6.逐步驯化法.2.植物引种驯化的步骤引种驯化的全过程可以划分为三个阶段:
①准备阶段②试验阶段③推广阶段3．植物引种驯化的工作程序①准备阶段具体步骤:
选择材料主要工作内容:
调查原始材料,建立档案.目的与任务:
确定引种对象,做好资料技术,物质准备.②试验阶段具体步骤:
建立品种预试圃繁殖原始材料观察物质特性,研究经济性状考察引进种的适应性及经济性状,为品种比较做准备.建立品种比较圃初选优苗,建立品种,类型比较圃选优繁殖,观察其生长规律开展区域化栽培试验区划栽培生态区,建立试验场确定引进种的推广范围,提出栽培技术③推广阶段具体步骤:
生产推广--分地区建立实验基地进行区域化栽培--研究生产技术4、植物驯化栽培的方式目前，从野生植物资源的驯化栽培方式上看，主要有两种途径：
一种是典型的农业栽培方式；另一种是仿生栽培方式。
仿生栽培是指利用野生植物的原始生境条件，通过优生抚育、人工播种、营养繁殖、剔除竞争种等人为措施，扩大其生长面积、种群规模和资源产量的一种半人工栽培技术。
它有充分利用自然条件、少人工管护、较少破坏天然植被（特别是天然林）、不与农业争地、少农药化肥污染等优点，并在实施中亦可采取优良资源性状选育和生态定向生产等技术措施，在扩大原料生产中，是值得重视和研究的方向。
二、生物技术在扩大植物资源生产中的应用生物技术是20世纪70年代初，在分子生物学和细胞生物学基础上发展起来的新兴技术领域，包括组织培养或细胞工程、基因工程、酶工程和发酵工程等。
其中组织培养或细胞工程已在扩大原料生产和保存等领域广泛应用。
组织培养技术是应用植物细胞全能性原理，利用植物体某一部分组织或细胞，经过培养，在试管内繁殖试管苗（微繁殖）和保存种质。
组织培养有不受季节限制，可大量繁殖植物幼苗，进行工厂化生产，并可进行脱病毒和育种等工作。
如吉林在越橘属野生
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