中药在我国人民与疾病长期斗争的过程中，为中华民族的繁衍昌盛做出了不可磨灭的贡献，即使在高度文明的今天，中药在各种疾病的预防和治疗中仍然具有举足轻重的地位。随着人类文明的进步，人的居住和生存环境都发生了很大变化，疾病谱也随之发生了变化，诸如神经和微循环系统疾病、恶性肿瘤、艾滋病、老年性痴呆等各种现代疾病对人类健康的威胁越来越严重。人们已经认识到西药不良反应较强，对有些疾病西药也无能为力，迫使人们从包括中药在内的其他天然产物中寻找有效药源。
科学家寻找新的动植物药源的动力和良好愿望，以及人类回归自然潮流的兴起，为我国中药现代化、国际化提供了良好的外围环境。中药现代化是一系统工程，至少包括药材原料生产、药物制剂生产、制造设备和工艺技术的现代化口以及中药文化和立法的现代化等。科学技术的进步时时刻刻影响着人们的观念和生活方式，科学家预言21世纪是生命科学的世纪，生物技术将在各行各业得到广泛应用，而且生物技术已经在农业、环保、医药等领域首先取得了实质性成就。中药科技工作者已经认识到生物技术将是推动中药现代化的强有力的重要技术之一，并且已经在中药现代化中得到了应用，本文就生物技术在中药现代化研究中的应用及其前景进行综述和展望。
1. 应用生物技术生产中药材原料
我国的中药材包括植物、动物和矿物，其中植物药材占绝数(87％)，约383科233属11 020种。虽然一些药材品种建立了生产基地，GAP种植正在完善，但大部分中药材仍然是依靠采集野生资源。由于过度开发使资源面临濒危和枯竭，造成全国经常使用的400余种药材每年短缺20％，同时环境受到极大破坏，药材品种市场混乱和质量下降。应用生物技术控制药材原料，使中药材生产现代化。
1．1 组织培养技术保存中药生物资源、选育优良品种：生物的细胞全能性赋予任何生物都能通过离体培养得到正常的生长发育，现已经对数千种植物成功地进行了离体培养并建立了相应的培养系统，其中药用植物达200多种。组织培养结合超低温技术是生物种质资源保存的有效方法之一，中药材完全可以采用该技术使其种质在试管内得到保存，但需要研究相应的保存条件等具体技术细节，不同品种的保存条件亦不尽相同。组织培养技术也是现代植物育种的有效手段，如茎尖-16号地黄新品种。大多数中药材都是多年生、无性繁殖，适合于组织培养，一方面，不受生长季节的限制，将加速育种进程；另一方面能对新品种进行快速大量繁殖，将良种的选育与大面积的推广种植一体化。
1．2 采用分子标记技术控制中药材的质量：药材的质量是中药质量的直接决定因素，高质量的药材才能经济有效地制造出合格的药品，因此如何控制药材品质，生产环境和种植技术就显得非常重要。已有成熟的分子遗传学方法和技术，对药材品种进行分子标记研究，实现生药的分子甄别。这些技术包括AFLP(扩增片段长度多态性)，RFLP(限制性片段长度多态性)，RAPD(随机扩增多态性)，微卫星DNA等，都是从遗传物质DNA变化的角度鉴定品种，已在农作物品种的鉴定中使用相当成熟。其中RAPD简便、快速而应用最广，且在中药材的鉴定中已有研究，如鉴定木蓝属8种生药、铁线莲属7种生药及西红花等。最重要的是，从大量的结果中找到并建立连锁DNA标记或特征指纹图谱，从遗传本质控制药材的来源。
DNA水平的鉴定，只能证实生药的真伪，不能真正控制有效成分或部位的变化。因此还需要建立有效成分或部位的基因表达差异的cDNA指纹图谱或蛋白质指纹图谱。检测这些分子标记的变化，就能实现中药材质量的源头控制。
1．3 细胞和基因工程生产药材原料或药用有效成分、部位：植物能生产30 000多种化合物，是微生物来源的4倍。有些物质是很难用化学方法合成的，有些很难用微生物生产或增加产量。植物细胞培养不受环境、生态和气候条件限制，生长比整体植株快，次生代谢物质的含量是自然植株的数倍甚至数千倍，如人参皂苷在组织培养中含量占干重的27 9／6，全株中只有4．5％；紫草素在细胞培养物中占1 2％，而全株只有1．5％。药用植物三七、人参、三分三、雪莲、银杏、紫草、洋地黄、长春花、丹参、红豆杉等的培养已进行了系统研究，并优化了培养条件。人参细胞培养物的化学成分和药理活性分析表明与种植人参无明显差异。
一些植物的细胞培养已达到商业化生产应用，如在日本植物细胞培养反应器的规模已达4 000～20 000 L，美国Phyto公司已达到了75 000 L紫杉醇的生产规模。除大规模细胞培养之外，毛状根和不定根组织培养也非常成功。培养的黄芪毛状根的效价与药用黄芪类似，丹参毛状根的培养物含有7种丹参碱，并且能分泌到培养基中。
转基因药用植物或器官和组织研究是近几年比较活跃的课题之一。中国医学科学院药用植物研究所用发根农杆菌和根癌农杆菌转化丹参，诱导形成毛状根和冠瘿瘤，进一步再分化形成转基因植株。与栽培的丹参相比，发现毛状根再生的植株叶片皱缩、节间缩短、植株矮化、须根发达等；而冠瘿组织再生的植株株形高大、根系发达、产量高，丹参酮的含量高于对照，这对丹参的有效成分生产具有重要意义。
中药材植物的基因工程遗传转化系统的建立为有效成分的生产开辟了新途径。已在甘草、丹参、黄芪、青蒿、红豆杉等多种植物药材中建立了农杆菌介导的遗传转化，一些相关的关键基因已克隆。在红豆杉中的20余步紫杉醇生物合成过程中，已有8个功能基因被克隆；水蛭素Ⅲ、黄芪中糖苷转移酶基因等也被克隆。通过基因工程操作，使这些基因过度表达，就有望增加有效成分的含量。
