前言 中藥是我國(guó)重要的健康資源，在健康中國(guó)戰(zhàn)略的大背景下，中藥大健康產(chǎn)業(yè)迎來空前發(fā)展機(jī)遇。隨著《扶持和促進(jìn)中醫(yī)藥事業(yè)發(fā)展的若干意見》、《中醫(yī)藥發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃綱要（2016—2030）》和《中醫(yī)藥法》等法律法規(guī)出臺(tái)，中醫(yī)藥發(fā)展上升至國(guó)家戰(zhàn)略，極大的拓寬了市場(chǎng)前景。 中藥質(zhì)量是保障中醫(yī)藥療效和安全的關(guān)鍵，是制約中藥產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的重要環(huán)節(jié)。都正生物三周年慶典活動(dòng)之“生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇”上，特邀都正生物專家顧問、歐亞科學(xué)院院士、中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所所長(zhǎng)陳士林教授作《中藥前沿組學(xué)研究與應(yīng)用》專題報(bào)告。 下面就此次報(bào)告作詳細(xì)解讀。

無公害中藥材精細(xì)栽培是保障中藥材產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的“良藥” 陳教授指出中藥質(zhì)量控制瓶頸源于中藥材的鑒定和種植。農(nóng)藥殘留、重金屬含量是中藥質(zhì)量控制的重要指標(biāo)，直接關(guān)系到質(zhì)量?jī)?yōu)劣，影響中藥的安全及療效。超標(biāo)農(nóng)藥進(jìn)入體內(nèi)引發(fā)肝腎毒性、癌癥、胎兒畸形、不孕不育、甚至死亡，嚴(yán)重危害人類的健康。鐘南山院士曾斷言：“殘留農(nóng)藥再不控制，50年后中國(guó)人將生不出孩子”。農(nóng)藥殘留這一問題已經(jīng)引起國(guó)家和行業(yè)的高度重視，將制定中藥材有害殘留限量標(biāo)準(zhǔn)列為2020版《中國(guó)藥典》中藥材和飲片質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)增修訂工作重點(diǎn)之一。此外，種植環(huán)境惡化、不規(guī)范生產(chǎn)也是導(dǎo)致中藥材品質(zhì)下降的原因之一，有媒體評(píng)論“千年中醫(yī)亡于藥”。

中藥材質(zhì)量頻陷危機(jī)之際，陳教授團(tuán)隊(duì)提出構(gòu)建無公害中藥材精細(xì)栽培體系，從源頭破解中藥材重金屬超標(biāo)、農(nóng)藥殘留、種植不規(guī)范等弊病。構(gòu)建基于組學(xué)的抗逆新品種分子輔助育種技術(shù)體系，采用本草基因組學(xué)技術(shù)測(cè)定中藥材基因組圖譜，構(gòu)建中藥國(guó)家基因庫(kù)，基于目標(biāo)性狀進(jìn)行DNA標(biāo)記篩選出關(guān)鍵標(biāo)記，輔助特性品系選育，優(yōu)化穩(wěn)定性狀，形成耐旱、抗害蟲、高產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)品種。迄今，基于組學(xué)的抗逆新品種分子輔助育種技術(shù)體系解析了122個(gè)中藥材基因圖譜，奠定了分子育種基礎(chǔ)；建立了瀕危藥材繁育國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，為抗逆品種選育提供了技術(shù)平臺(tái)；對(duì)丹參、人參、花椒、三七、紫蘇、黃花蒿等中藥材優(yōu)質(zhì)基因進(jìn)行了標(biāo)記，培育出的三七新品種害蟲發(fā)生率降低了62%，紫蘇新品種中研肥蘇增產(chǎn)2倍，黃花蒿新品種研青1號(hào)青蒿素含量高達(dá)2.1%。建立無公害中藥材病蟲綜合防治技術(shù)體系，采用DNA條形碼、qPCR、土壤宏基因組學(xué)技術(shù)構(gòu)建土傳病害田間鑒定體系發(fā)現(xiàn)了三七的致病蟲和致病菌。土壤復(fù)合改良、綠肥回田、菌劑精細(xì)調(diào)控等措施對(duì)土壤進(jìn)行綜合改造。“以菌治蟲、以菌抗病”的思想研發(fā)生物防控蟲害措施，減少農(nóng)藥和化肥使用，效果顯著而且安全友好。建立田間綜合農(nóng)藝精細(xì)操作流程，改良土壤提高土壤費(fèi)力，限制化學(xué)農(nóng)藥，建立田間生產(chǎn)規(guī)程和農(nóng)業(yè)防治標(biāo)準(zhǔn)流程。構(gòu)建無公害中藥材通用標(biāo)準(zhǔn)體系，為高品質(zhì)中藥材樹立典范。

目前已制定和發(fā)布了三七、人參、川貝母等150種中藥材無公害生產(chǎn)操作規(guī)范和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。有215個(gè)種植基地通過了GAP或GACP認(rèn)證，保障中藥材安全可靠。此外，構(gòu)建的三七無公害精細(xì)栽培生產(chǎn)體系在云南進(jìn)行推廣實(shí)施，并獲得了中華中醫(yī)藥網(wǎng)、云南網(wǎng)、中國(guó)新聞網(wǎng)等多家媒體和社會(huì)各界的高度關(guān)注。中藥材無公害栽培體系推廣也通過了總結(jié)驗(yàn)收并獲得專家和國(guó)內(nèi)多家知名媒體的高度關(guān)注認(rèn)可，這標(biāo)志著中藥材無公害栽培體系生產(chǎn)體系推動(dòng)藥材生產(chǎn)進(jìn)入“無公害時(shí)代”，無公害中藥材標(biāo)準(zhǔn)建立了行業(yè)規(guī)范，保障了中藥材產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

陳教授還利用本草基因組學(xué)技術(shù)對(duì)菊花、穿心蓮、卷柏、人參、靈芝等多種中藥進(jìn)行了深入研究，篩選和培育了耐旱、抗蟲害、高產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)新品種，也推動(dòng)了穿心蓮內(nèi)酯、人參皂苷的生物合成學(xué)相關(guān)研究。建立的藥用模式靈芝生物體系，突破中藥研究缺乏模式生物的瓶頸，結(jié)果發(fā)表于Nature communications雜志，并被FEATURED IMAGE，Nature China，USA TODAY等多家媒體進(jìn)行專題報(bào)道，認(rèn)為靈芝是研究中藥次生代謝途徑及其調(diào)節(jié)令人滿意的模式體系。

中草藥DNA條形碼鑒定體系引領(lǐng)中草藥鑒定革命

據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)11146種中藥材，國(guó)內(nèi)七大中藥材市場(chǎng)中1436種藥材約4.2%偽品，藏茵陳43個(gè)混亂品，市售紅景天60%混偽品，表明我國(guó)中藥材品種混亂非常嚴(yán)重。中檢院的數(shù)據(jù)顯示36%中藥材檢測(cè)不合格。關(guān)木通、木桶，廣防己、防己兩者誤用造成嚴(yán)重的急性腎病，該事件被評(píng)為全球最大草藥醫(yī)療事件。究其原因是，中藥材品種復(fù)雜多樣，偽品和摻雜物參差不齊，難以鑒定。傳統(tǒng)的中藥植物鑒定方法如性狀鑒定、基原鑒定、顯微鑒定、理化鑒定，技術(shù)存在局限，仍然難以完全準(zhǔn)確的鑒定中藥物種。

面對(duì)中藥鑒定方法的困境，陳教授團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地將“本草基因組學(xué)”這一概念和理論引入中藥材鑒定，本草基因組學(xué)是從基因組水平研究中藥及其對(duì)人體作用的一門前沿學(xué)科，利用組學(xué)技術(shù)研究中藥基原物種的遺傳信息及其調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，闡明中藥防治人類疾病的分子機(jī)制。本草基因組學(xué)是連接傳統(tǒng)到現(xiàn)代草藥的橋梁。該團(tuán)隊(duì)采集了大量的中藥物種，聯(lián)合多家法定藥檢機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn)并驗(yàn)證了ITS2序列可作為中藥通用DNA條形碼序列，鑒定中藥物種準(zhǔn)確、穩(wěn)定、高效，更為客觀。同時(shí)發(fā)現(xiàn)采用ITS2可用于研究中藥材等級(jí)和道地藥材，鑒定中草藥及混偽品，指導(dǎo)中藥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建和培育品質(zhì)優(yōu)越的中藥材物種。該團(tuán)隊(duì)圍繞中藥DNA條形碼鑒定研究，先后發(fā)表了《ITS2作為藥用植物通用DNA條形碼序列》、《中草藥DNA條形碼鑒定體系》、《核基因組序列分析》、《植物條形碼研究從基因到基因組》、《ITS/ITS2種子植物核心條形碼》等多篇高水平論文，其中《ITS2作為藥用植物通用DNA條形碼序列》一經(jīng)發(fā)表，引起了國(guó)際學(xué)術(shù)轟動(dòng)，被引用超過789次，被德國(guó)專業(yè)網(wǎng)站選為近25年來在ITS2領(lǐng)域最受關(guān)注的16篇文章之一。截止目前，國(guó)際藥用植物條形碼領(lǐng)域前10篇論文中5篇為陳教授課題組論文，意味著我國(guó)在藥用植物DNA條形碼研究領(lǐng)域處于引領(lǐng)地位。中藥DNA條形碼鑒定研究成果入選世界中醫(yī)藥十大新聞（WFCMS 2014年度），也被評(píng)為2016年中國(guó)十大醫(yī)學(xué)研究進(jìn)展，榮獲2016年國(guó)家科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)、2018年WFTCM 中醫(yī)藥國(guó)際貢獻(xiàn)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，標(biāo)志著中藥材鑒定邁入通用和標(biāo)準(zhǔn)化的基因鑒定時(shí)代。

基于ITS2作為中藥通用DNA條形碼序列的研究，該團(tuán)隊(duì)從中藥材鑒定體系構(gòu)成、標(biāo)準(zhǔn)操作流程建立、中草藥物種鑒定數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)建設(shè)、鑒定軟件系統(tǒng)開發(fā)等多方面創(chuàng)建了中草藥DNA條形碼鑒定體系，實(shí)現(xiàn)了利用中草藥“基因身份證”的標(biāo)準(zhǔn)化鑒定。目前我國(guó)這一鑒定體系納入了《中國(guó)藥典》，英國(guó)、美國(guó)、日本、韓國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家或地區(qū)藥品監(jiān)管部門也引進(jìn)草藥DNA鑒定。據(jù)陳教授介紹，中草藥DNA鑒定體系已被國(guó)家法定檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)、科研院所、高校、藥材流通、生產(chǎn)企業(yè)、醫(yī)院等國(guó)內(nèi)外1230家單位應(yīng)用，表明該體系可廣泛用于中藥材源頭加工、生產(chǎn)、流通、研究等各個(gè)環(huán)節(jié)，為中藥材鑒定提供全方位保障，助力中藥產(chǎn)業(yè)品質(zhì)提升。