植物资源的开发与利用.ppt

东北林业大学本科课程,第二章 植物资源的开发与利用,植物资源的开发利用是植物资源学研究的主要目标，即挖掘各种有用植物，研究其利用途径和方法，开发植物资源产品，提高资源的利用率，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、持久地发掘植物新资源、新用途、增加新产品，满足不断增长的社会需求。,东北林业大学本科课程,第一节 植物资源开发利用的层次第二节 开发新植物资源的方法与途径第三节 扩大植物资源产量的方法与途径,第一节 植物资源开发利用的层次,植物资源开发利用层次按照采用的主要方式分为以下三个层次：一、针对发展原料的一级开发 开发的手段侧重于农学和生物学方面，目的在于不断扩大植物资源产量，不断提高质量。一方面加大对野生资源植物自然更新能力和可持续利用技术的研究，提高野生资源的利用率，另一方面主要通过驯化、组培、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，为植物资源产品生产的二级开发提供数量更多的、质量更好的原料。,中华猕猴桃,薇菜,西洋参,第一节 植物资源开发利用的层次,二、针对发展产品的二级开发开发手段侧重于工业生产方式，但因资源开发目标不同而异。药用植物资源：侧重于药物化学提取、分离、提纯技术以及制药技术等；,果树植物资源：侧重于果品保鲜、酿造、果脯、果冻等食品加工技术；,野菜植物资源：侧重于保鲜、罐藏、腌制及干制等食品加工技术；香料植物资源：侧重于香料成分的提取、分离、提纯技术等,第一节 植物资源开发利用的层次,三、针对发展新资源的三级开发 开发手段涉及多学科综合性研究，包括区域调查、植物系统分类、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，目的在于发掘新资源、开发新原料、发现新成分、开发新产品等。如西洋参的发现，就是利用植物生态、植物地理、植物化学手段发掘新资源的典型例子。,第一节 植物资源开发利用的层次,植物资源开发的三个层次是相互关联的 以科学研究为主的三级开发是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植物资源开发的目标、以农业生产方式为主的一级开发是植物资源开发的稳定保障。,第二节 开发植物资源的方法与途径,植物资源开发利用的一般途径与方法：一、系统研究法（一）研究方法的理论依据 是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相似性的特点，发掘新资源的方法。它是建在植物区系和植物地理学研究的基础上，运用植物化学研究的科学积累和技术手段，采用植物分类、分布和植物化学等学科结合的一种开发新植物资源的方法。（二）研究方法的特点和要求 特点：寻找已开发利用的植物资源的代用品的研究，目标性明确，研究周期短，一旦成功，可直接为医药及工业等生产服务。要求：实验设施和技术手段必须精良，要求有重大开发价值或潜力的目标化结合物；要求对植物区系情况有深入的了解和认识。,第二节 开发植物资源的方法与途径,（三）研究方法的工作程序1.研究目标的确定：确定要研究的目标植物，首选同属植物，其次同科植物，再次是系统发育上的相近科。进一步分析研究目标植物与原利用植物在生态环境要求上的差异。首选具有相似生态要求的种类。2.研究方法的制定：根据目标物已有的提取、分离、精制技术，制定研究方法。（1）提取的方法与条件 根据目标物的性质选择提取方法溶剂提取法：冷浸法、回流提取法、连续提取法。水蒸气蒸馏法：适用于高沸点下易分解的物质，在低温下将其提取出来。其他方法：萃取法、渗滤法、煎煮法、超声波提取、微波提取及超临界萃取等。,第二节 开发植物资源的方法与途径,（2）分离的方法与条件 提取物绝大多数是混合物，其中含有一些杂质及溶解度相似的化学成分，需要将目标成分从中分离出来，并得到纯化和精制。分离的方法主要有：溶剂分离法：两项溶剂萃取法、植被衍生物法、综合处理法、重结晶法等。层析分离法：吸附层析法、液-液分层析法、离子交换层析法、液相凝胶层析法等纯度判定方法：外观层析法、熔点判定、层析法判定和光谱检验等。3.研究结果的评价：主要探讨代用成分与原开发利用成分功能的相似性，含量及开发潜力的分析、提取、分离和精制的工艺流程等，为投入生产、研制新产品提供依据。,第二节 开发植物资源的方法与途径,二、民族植物学法（一）研究方法的理论依据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利用方法。,“回归自然”“崇尚天然”,美国福特教授说：“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”。,在新疆乌鲁木齐地区通过民族植物学的研究，发现维族妇女有喜欢用新疆菘蓝叶制成的青黛来涂眉的民俗，以此为据，开发了奥斯曼系列化妆品，促进了新疆菘蓝的栽培事业。,维吾尔妇女在春天花红叶绿之时,便采集大量的奥斯曼叶,用挤出的叶汁拌以适当的羊油,制成不腐不烂的眉膏,以备冬天之用.维吾尔族称它为“眉毛的粮食”。,在巴扎上,还能买到一种特殊的头油,是用沙枣树的树胶制成的。据说用这种头油抹出的头发又黑又亮,还有股沙枣花的浓香。维吾尔语叫“依里穆”。辩子在一周之内不会变型。,百里香俗名山花椒，古称地椒为唇形科多年生半灌木状植物，赤峰丘陵低山区和草原都有分布其味非常浓厚，古代牧区常用它做炖肉调料，元代咏地椒的诗较多，如许有壬在赤峰地区西侧元上都作上京十咏地似中说：“冻雨催花紫，轻风散野香”。,属中文名：见血封喉属 属拉丁名：Antiaris 科中文名：桑科,“箭毒木”生长在西双版纳海拔1000米以下的常绿林中，是国家三级保护植物，是一种剧毒植物和药用植物。当地少数民族在历史上曾将见血封喉的枝叶、树皮等捣烂取其汁液涂在箭头，射猎野兽。,世界木本植物中最毒的一种树“死亡之树”,第二节 开发植物资源的方法与途径,（二）研究方法的特点和要求特点：是通过调查了解民族、民间利用植物的种类、用途和利用方法等发掘植物资源，目标明确，研究成功可直接用于生产。利用植物具有不同程度的经验性，常存在同物异名，同名异物等现象。要求：对民族、民间利用植物进行准确考证，确定分类地位，通过科学手段分析其利用的科学性和开发利用的价值等。,同名异物现象：丁香花木犀科丁香属落叶灌木或小乔木，常见的花色有白色，紫色等丁香植物：桃金娘科，蒲桃属。,同物异名现象：花生：在南方多称落花生，在河南称落生，山东称长生果。玉米：果穗的特点命名，如棒儿米、棒子、腰粟、鹿角黍等。或者着重玉米籽粒的特色命名，如玉谷、玉米、玉麦、玉蜀黍、珍珠粟等。,第二节 开发植物资源的方法与途径,（三）研究方法的工作程序 裴盛基教授的观点，把民族植物学法在植物资源开发利用中划分为：描述阶段、解释阶段和应用阶段3个不同研究阶段。1.描述研究阶段 主要工作：科学鉴定、分类和利用状况的记述。工作程序：文献资料研究 调查内容设计 民间访问调查 野外调查 资料整理 描述编目。描述编目的条目主要包括：5W:who?what?How?when?where?这个阶段的调查结果是某一调查区民族民间利用植物的第一手科学资料，是深入研究和资源开发价值综合评价的基础,第二节 开发植物资源的方法与途径,2.解释研究阶段 本阶段在描述阶段基础上，主要对为什么用，科学的范围及产品或原料的去向等进行深入研究。另一方面是对民族、民间利用植物的市场现状及市场潜力进行科学分析，准确预测开发利用的前景。民间解释民族、民间植物的解释 科学解释,国际市场消费水平直接使用 国内市场消费水平 工业原料集市交换 乡镇市场消费水平 以物易物家庭消费水平个人消费水平,解释研究阶段的各个环节,第二节 开发植物资源的方法与途径,被利用的植物的社会需求水平越高，人类对该植物的依赖程度也越高，消费数量也越大，进入人工栽培的可能性也越大，稳定性越高。民间利用植物资源开发的成功，一方面决定其利用价值，一方面也受市场营销水平的影响。例如朝族的泡菜。,第二节 开发植物资源的方法与途径,3.应用研究阶段 描述阶段和解释阶段提供了丰富的科学资料，研究的性质均以基础和应用为重点。应用阶段在此基础上，采用现代科技手段，开发新产品、扩大原料资料等，使民族、民间利用的植物进入更广阔的市场。,第二节 开发植物资源的方法与途径,三、其他的研究方法（一）从古今中外文献中发现 科技文献资料、网络在现在信息中起着重要的作用，从中可以掌握有关植物资源开发利用的动态，了解进展和前沿，吸收理论、思路、技巧、方法、规律和正反经验。（二）从基础研究中得到启迪 从事基础研究时或在完成后，往往可以不断揭示和发现新资源、新成分、和新课题，进而研究出新产品。（三）从有用成分中进行结构的修饰 以资源丰富的植物原料作起始原料成为各国努力的目标。,第三节 扩大植物资源产量的方法与途径,一、野生植物的引种、驯化与栽培 野生植物的引种、驯化和栽培研究，建立人工栽培基地，实现集约化生产，提高植物原料的产量，是扩大植物资源供应的主要途径。野生植物特点：有可栽培的特点，有固有的遗传性；在自然界中分布零散，易受环境影响，产量和有效成分稳定性差；常存在变异的个体和群体；在开发利用的时候，容易遭受破坏。,第三节 扩大植物资源产量的方法与途径,野生植物引种、驯化和栽培的好处：提供丰富的植物原料；通过优良的资源性状选育研究，发展新品系或新品种；提高产量和资源产品的稳定性；人为控制或选择适宜环境条件定向生产有用成分，提高含量。野生植物驯化栽培方式：典型的农业栽培方式：仿生栽培方式：是指利用野生植物的原始生境条件，通过野生抚育、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。,第三节 扩大植物资源产量的方法与途径,二、生物技术在扩大植物资源生产中的应用 生物技术是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。大量快速繁殖植物幼苗，工厂化生产，并可进行脱毒和育种工作；应用 利用细胞工程生产次级代谢产物，扩大原料生产。,第三节 扩大植物资源产量的方法与途径,三、合成、半合成有用成分在扩大原料生产中的意义 目前绝大多数植物的有用成分还是来自于植物的生产，但是随着科学技术水平的不断提高和对有用成分结构的认识，化学合成途径是减少野生或栽培植物资源的依赖，保护植物资源的重要手段之一。半合成是利用植物体内含量较高的半合成前体化合物合成有用成分的方法，半合成可提高资源的利用率，扩大有用成分的利用范围。扩大原料生产的另一个途径，是通过对某一成分的修饰改变结构，使之成为需要化合物的方法。,东北林业大学本科课程,第三章 植物资源的调查与评价 第一节 植物资源调查概述 第二节 植物资源调查的基本方法 第三节 植物资源调查的主要内容 第四节 植物资源综合分析与评价 第五节 植物资源调查报告的撰写,