分子生藥學學科在新“形勢”下培養中藥材產業人才的教學研究

郭萬里+祁哲晨+張曉丹+盛清+梁宗鎖

[摘要]《中藥材保護和發展規劃（2015—2020）》和《中醫藥發展戰略規劃綱要（2016—2030年）》的發布說明我國中藥材產業進入新的、高水平的發展機遇期；另一方面，“屠呦呦”效應不僅助推了該產業的發展，也預示著該產業的國際競爭日漸劇烈。在機遇與競爭高位并存的新“形勢”下，中藥材產業現代高級技術人員的培養成為中藥材產業可持續發展的關鍵問題之一。作為中藥學等相關專業的前沿課程，分子生藥學是生藥學與分子生物學結合的一門新興交叉學科，對培養現代中藥材產業的高級技術人員顯得尤為重要。分子生藥學不僅繼承傳統生藥學的觀念，彌補其不足，還處于分子生物技術領域的前沿，不斷地推陳出新，進而促進生藥學的發展。這些也是分子生藥學的教學難點，很難有統一的教學模式，因此，該文從全國分子生藥學教學的現狀、本科生和研究生教育、社會認同、課程自我理論和實踐的更新等幾個方面闡述可能的教學模式，培養高級中藥材產業人才，滿足社會和產業發展的需求。

[關鍵詞]分子生藥學； 中藥材； 新形勢； 人才培養； 教學

Teaching research of Molecular Pharmacognosy for talent development

in industry of Chinese medicinal materials under new situation

GUO Wanli*， QI Zhechen， ZHANG Xiaodan， SHENG Qing， LIANG Zongsuo*

（Key Laboratory of Plant Secondary Metabolism and Regulation of Zhejiang Province，

College of Life Science， Zhejiang SciTech University， Hangzhou 310018， China）

[Abstract]The industry of Chinese medicinal materials is going through another highlevel development stage with some important files issued by Chinese government in the past months， such as "the protection and development plans of Chinese medicinal materials （20152020）" and "the strategic development plans of Chinese medicine （20162030）" In addition， the effect of "TU Youyou" will not only improve the industry development， but also indicates the increasing international competition intensely Therefore， one of the core problems of the sustainabledevelopment industry is the training of senior talents under the "New Situation" with opportunity and intense competition As one of the forefront courses of Chinese Pharmacology， Molecular Pharmacognosy （MP） is a new interdisciplinary science， which integrates the pharmacognosy and molecular biology， and combines many discipline theories and technological systems MP not only inherits the traditional concepts，but also makes up for the shortages of pharmacognosy， and improves the development of pharmacognosy Thus， these are importance of MP for cultivation of senior talents， and also the difficult teaching points of MP with no unified teaching mode We will， in this paper， discuss the possible teaching modes through several aspects for talent cultivation and meeting the needs of social and industry development， such as teaching state of MP， the education of undergraduate and graduate students， social identity， and self renewal of curriculum theories and practice.

[Key words]Molecular Pharmacognosy； Chinese medicinal material； new situation； talent cultivation； teaching

《中藥材保護和發展規劃（2015—2020）》中明確中藥材是“關系國計民生的戰略性資源”，闡述了指導思想、基本原則、主要任務等內容（http：//wwwgovcn/zhengce/content/201504/27/content_9662htm）。保障規劃順利實施的關鍵之一是中藥材產業人才的培養，例如中藥材相關的分子鑒定、地理資源、次生代謝物及其調控、生物工程、生態等人才的培養和儲備。另一方面，隨著社會生活條件的改善，“健康”問題顯的尤為突出，社會對中藥材的需求量逐年上升，如何規范中藥材產業，保障中藥材的品質和資源保護等都對人才培養提出了更高的要求（http：//wwwgovcn/zhengce/content/201505/07/content_9704htm）。另外，科學家屠呦呦獲得諾貝爾獎（2015）不僅說明青蒿素的發現是中西醫醫藥理念的有機結合案例之一，也讓世界再次認識和接納中藥的神奇，必將促進中藥的國際出口規模，國際競爭將更加激烈。在未來中藥材產業機遇與挑戰共存的國際大環境下，人才的培養顯得尤為重要。

1995年，黃璐琦提出分子生藥學（Molecular Pharmacognosy）的概念[1]，6年后出版專著《分子生藥學》第1版，標志著“分子生藥學”這門生藥學分支學科的誕生，為生藥學領域理論和技術的革新提供了系統的框架[2]。2006年和2015年又分別發行第2版和第3版，每一版在內容方面都有非常多的更新，說明分子生藥學這門新興學科發展迅速，并銜接前沿，能快速融入新的知識和理念，逐漸形成自己的特色。該學科主要涵蓋瀕危中藥資源的遺傳多樣性和保護策略研究、藥用植物分子系譜地理研究、道地藥材形成的分子機制研究、藥用化學成分生物轉化及分子機制研究、植物分子育種研究、藥材基因組學、合成生物學等內容。2012年，Springer出版社出版的《Molecular Pharmacognosy》標志著分子生藥學學科進入國際視野?！斗肿由帉W》高等教育教材也于2008年出版，先后有20多所院校采用該教材開設了本科生和研究生課程[3]，并有很多中醫類大專院校將其設置為中藥學相關專業必修課程，提出了各種教學模式和方法，如PBL教學法（ProblemBased Learning）[4]、啟發式教學和參與式教學[5]、開放性實驗教學[6]等。然而，這些多基于特定情景下的教學探討，如何從全局、新“形勢”下認識分子生藥學教學的重要性是培養高標準人才的關鍵，即把握全局、具體應對、因材施教和因條件施教等。

因此，本文主要從分子生藥學教學的整體現狀、優勢和不足，本科生和研究生教學的模式、方法，如何加速增進分子生藥學的社會認同，分子生藥學課程的理論和實踐更新等幾個方面探討分子生藥學在中藥材產業高級人才培養中的作用，以期進一步推動分子生藥學和生藥學的發展，為未來中藥材產業的發展與挑戰培養和儲蓄人才。

1分子生藥學教學現狀、問題和建議

1995年以來，我國20多所院校開設了分子生藥學課程[3]，嘗試各種教學模式和方法，眾多教師為了分子生藥學的發展群策群力，因此，該課程的發展勢頭強勁，特別是2008年《分子生藥學》高等教育教材的出版，為該課程的本科生授課提供了藍本，包括沈陽藥科大學、北京大學、復旦大學、華西醫科大學等，2014年，浙江理工大學制藥專業設置了該課程。盡管該學科在短時間內取得了巨大的成就，但作為新興的邊緣交叉學科，其學術、教學和社會的影響還不能適應快速發展的中藥材產業，導致產業的研發水平、長期經營戰略和高級人才的短缺。因此，專業人才的培養是推動學科和產業發展的源動力。

分子生藥學的教學主要存在授課內容和教學模式2部分。從授課內容來看：①分子生藥學是高度交叉的綜合學科，教師知識面的廣度和深度直接影響教學的效果，例如生藥學背景的教師，她可能對中藥的傳統識別、栽培、生化鑒定等比較熟悉，但對分子鑒定、基因組學、代謝調控等相對陌生，這樣的教學效果不是很理想。如果多學科老師一起上這門課可能克服這個問題；②師資隊伍規模較小，缺乏有效的交流機制。從2012年開始，每年都有“分子生藥學暑期研討會（國家中醫藥管理局分子生藥學繼續教育項目）”，至今已經舉辦5屆，參會人數和會議水平逐年快速提升，大大促進了分子生藥學學科的迅速發展。美中不足的是其頻次、規模和影響力有限，對總體教學水平的提升顯的略微不足。建議該會議擴大教改交流的范圍，提升交流的水平；③分子生藥學授課內容與其他課程交叉，要求具有較好的專業基礎。無論是選修課或必修課，學生最好在生藥學、分子生物學、遺傳學、細胞生物學等基礎學科預修后學習分子生藥學才能達到最好的效果。從教學模式來看：①教學模式和教法相對單調。該學科發展歷史較短，如何有效開展教學是其發展的內動力，吸引學生的興趣和注意力是關鍵，這也是教學模式和教法所能起的重要作用之一；②實踐課程的缺失。分子生藥學是多學科交叉課程，其原理和技術相對復雜，實踐課程能提高教學效果，但實踐課程方面顯的較為薄弱。另一方面，分子生藥學大部分實驗的周期都比較長，如何設計實驗課是一項較大的挑戰。

促進分子生藥學教學發展的可能建議：① 成立分子生藥學學會，下設學術、教學和產業分會，統一全國分子生藥學學術、教學和產業交流會或研討會；設立教學獎教金和教改項目（分子生藥學暑期會議已經有教改項目，是否在資金充裕的情況下增加資助力度），在學會層面開展分子生藥學教學競賽、教學模式和教法的研究。推廣中國中醫科學院中藥資源中心開放課題“分子生藥學課程建設”的優秀成果；②編纂分子生藥學相關的輔助書籍，例如：《分子生藥學生物技術原理與應用》提供原理支撐和技術的推廣應用，《分子生藥學案例解析》為學生或研究人員提供典型案例，拓展成功模式，增強相關原理的理解和應用，以及實驗輔助教材等等；③分子生藥學開課的高等大專院?；蜓芯繖C構應根據本單位課程的特色調整分子生藥學的授課內容，避免大量重復，學生預修專業基礎課程后再授課；④合理安排實踐課程，一方面根據具體情況開展實驗課程，一方面帶領學生參觀有一定規模的中藥企業的生產和研發部門；⑤加大社會和中藥材行業的宣傳力度，著重該學科人才培養的就業前景，對社會和產業未來發展的重要作用，特別是一些典型案例，如天士力的人才戰略等。

2本科生和研究生教學

全國能開分子生藥學課程的機構主要是有生命科學學院的綜合類大專院校、醫藥（含中醫藥）和農林相關的專業類大專院校，中科院相關的研究機構（表1）。這些單位的教育目的、教師水平、教學資源、辦學側重點等存在較大的差異，從而導致分子生藥學的教學模式存在較大的差異，另一方面，學生的學習氛圍、基礎等也是千差萬別的。因此，分子生藥學的本科教學最好根據這些實際情況做相應的教學調整。

學校類型學生類型選修學期授課側重點授課方式綜合類大專院校本科生3年級下學期及其后生藥學、分子標記等專題和案例研究生（碩博）1年級生藥學、次生代謝等案例農林類大專院校本科生3年級下學期及其后生藥學、分子生物學等專題和案例研究生（碩博）1年級生藥學、分子生物學等案例醫藥類大專院校本科生3年級下學期及其后分子標記、次生代謝等專題和案例研究生（碩博）1年級分子生物學等案例研究機構研究生（碩博）1年級生藥學、分子生物學等案例

綜合類大專院校生命科學學院已經開設分子生物學、細胞學、生物化學等基礎課程，這里重點放在生藥學、分子標記、植物化學、植物次生代謝等的學習，授課內容可分為原理、應用2部分，授課形式以專題和案例可能更好，例如人參、長春花、丹參等的系列案例，例如丹參的資源譜系、分子鑒定、親緣地理、道地性和多樣性、次生代謝物合成和調控、轉基因和發根生物反應器、生物合成、組學和基因功能等。該類大專院校學生綜合專業基礎較好，適當增加分子生藥學的授課深度為佳，在講授原理和技術的同時把該學科的研究思路、策略和個案融入授課當中，可提高學生對本學科廣度和深度的認知，同時培養學生的科研設計能力。

農林類大專院校的教學重點在種質資源、育種、栽培、畜牧養殖等學科，建議老師們結合這些學科把分子生藥學的授課重點放在生藥學、分子標記、分子生物學和次生代謝等領域的學習，把分子機制基礎與案例分析相結合的授課模式可能更好，拓展學生的知識范圍。另一方面，如能把分子生藥學的原理和技術與其專業學科結合，則能培養該領域的高級人才。例如中藥材的分子標記和代謝譜檢測輔助育種（中藥材品種選育和定向育種是其種植業的瓶頸）、種源的譜系分析、生物工程育苗、中藥材品質鑒定的分子基礎等。從而推動中藥材產業鏈上游種植和初加工產業的發展。

醫藥類大專院校的生藥學、藥物化學、藥理學、醫學、臨床等專業基礎知識較扎實，分子生藥學的授課側重點在藥用植物學、分子標記、次生代謝等理論的學習。老師可結合這些特點，培養學生從這幾個方面挖掘中藥材藥效和藥理的科研能力顯得較為重要。這方面人才的培養不僅能促進中藥新藥效的挖掘，同時帶動該產業鏈其他產業的發展，如種植業、加工業等。

由于分子生藥學是多學科交叉學科，其專業基礎課包括植物學、動物學、微生物學、遺傳學、細胞生物學、生物化學、分子生物學、組學等，其原理和技術相對復雜，建議學生在大學3年級上學期及其后（修完專業基礎課）上這門課。如果學生在學習分子生藥學時發現有些基礎課缺失，需要自學補充，降低學習的難度。另外，除了非常關鍵的原理和技術，建議采用專題的方式授課，例如中藥材分子鑒定、藥材道地性的分子詮釋、藥材親緣地理學、中藥的組學、中藥資源保護和利用、中藥次生代謝及其調控等理論學習；篩選出10～20種中藥，對其分子生藥學相關的知識進行整理，形成案例專題，如人參、長春花、青蒿、紅豆杉、丹參、靈芝、甘草、三七、水蛭等。不同高?？梢愿鶕幍貐^中藥的特點進行選擇性授課。除了授課，根據具體情況實施實驗課程、實地參觀和實習；實驗最好安排成大實驗或綜合類實驗。

研究生（碩士或博士）具備了相對扎實的理論和技術基礎，具有自學和相對獨立的實踐、創新能力，建議采用案例的方式傳授分子生藥學課程（表1），根據相關單位的科研案例，特別是分子生藥學的前沿課題，如果同時安排某一主題的實驗（實驗與授課周期一致），則能取得更好的授課效果。例如中國中醫科學院中藥資源中心可以從丹參酮合成生物學、組學、中藥材的分子基原鑒定、DNA條形碼[成功案例：博奧晶典蘄蛇和烏梢蛇PCR鑒定試劑盒（QS2015050101）]、中藥材的分子鑒別等展開；浙江植物次生代謝調控重點實驗室可以以丹參的資源鑒定、丹酚酸和丹參酮生物合成途徑及其調控、非編碼RNA、組學等開展研究生的授課等等。

分子生藥學的前沿性和前瞻性為研究生提供了廣闊的發展空間。如果能把課程與研究生的選題和研究方向結合起來進行，則能深化課程的教學效果，有針對性地培養高級人才。特別是學生展示自己的選題和研究方向后，老師能給予及時的指導會有更好的教學效果。例如某種中藥材中特定成分生物合成和積累機制的選題，可以從道地性或遺傳多樣性等角度指導學生分析不同種質資源間該成分的積累差異，推測不同生態因子對該差異的影響；或引導學生通過對該植物不同發育期成分差異的規律推測其合成的最佳季節或發育期。根據這些差異篩選該成分差異最大的株系，進行基因表達普差異分析或基因表達差異顯示技術來尋找可能的候選基因。然后引導學生來驗證候選基因的正確性，這里包括異源表達（擬南芥、水稻等模式植物的遺傳轉化）、基因沉默、基因敲除等。如果獲得該成分生物合成途徑基因，則指導學生采用合成生物學的理念進行人為可控的生物合成，最終達到產業化的目的。該指導過程中一系列的原理和技術指導也是必不可少的。當然，這只是分子生藥學中的一隅，應根據學生的選題、實際情況給出具體的指導。

3分子生藥學相關人才培訓

社會和中藥材產業還需要對分子生藥學學科的重視度提高到新的層次。目前，國內中藥材產業的技術革新、轉型升級等的關鍵是技術、管理和監管的轉型升級，其有效支撐是人才的培養，但國內中藥材產業的總體特征是“小、多、低”（規模小、企業多、產業水平低），這些導致人才培養的缺失，普遍存在借雞生蛋，卻無力或不愿付出的僥幸氛圍。如果分子生藥學學會成立，即可在此范圍內組織分子生藥學原理和技術培訓，包括產業培訓和技術培訓，前者是面對中藥材產業技術人員的針對性培訓，例如特定藥材的分子鑒定原理和技術。技術培訓包括高校教師、學生和產業人員的高級別培訓，如中藥系統生物學和組學的原理技術培訓，主要面對分子生藥學的前沿理論和技術。建議培訓的教學方式是專題與實踐并行，這樣就能迅速推廣某一特定新技術在研究和產業中的應用。在沒有學會成立的前提下，該學科的倡導者及積極建設該學科的人員應有意引導相關的原理技術培訓，起到宣傳該學科和普及分子生藥學知識的作用。

4分子生藥學教學的社會認同

盡管分子生藥學學科在短短20年間得到快速的發展，但存在的主要問題是理論與實踐結合的較少，該學科對中藥產業的貢獻以及對中藥種植行業等支撐的相關統計很少，即中藥材產業上游栽培產業的應用等還缺乏說服社會的大量案例，指紋圖譜的廣泛應用是其成功案例之一。如何獲得社會的認同可能需要以下幾個方面：①專業的就業前景，如何引導社會對分子生藥學專業學生的就業充滿信心是得到社會認同的關鍵，《中藥材保護和發展規劃（2015—2020）》、《中醫藥健康服務發展規劃（2015—2020）》和《中醫藥發展戰略規劃綱要（2016—2030年）》等國家發展規劃就是分子生藥學專業學生未來就業的可靠政策保證。例如浙江省《浙江省健康產業發展規劃（2015—2020）》中提到2020年浙江省健康產業實現總值達1萬億元，可以想想能保證就業的空間有多大；②分子生藥學引導中藥材產業發展的能力，主要包括3方面，技術引導、科學管理和人才儲備，這些能力建設是獲得社會認同的硬指標；③分子生藥學課程建設，人才培養，分子生藥學是多學科交叉，很難把握教學的深度和廣度，教師開課前一定要對所在單位所有專業課程進行調研，推出自己課程的特色，如果為了開課而開課，則會影響學生對分子生藥學的認知，一旦開課，建議做到理論要深入淺出、拓展面要寬（舉一反三）、前沿和基礎理論為主、應用并重，說教為輔等，盡可能把分子生藥學的內容形象生動地展示給學生；④建立“教”、“學”、“研”、“產”結合的學會、高校和研究單位等體系，經過若干年的發展，分子生藥學必定深入社會和產業，獲得認同。

5分子生藥學課程理論和實踐需要進一步完善

分子生藥學的產生是傳統生藥學（資源形態氣味細胞組織結構光譜分析等）發展極致的必然產物[7]，2015年版《中國藥典》收載薪蛇和烏梢蛇的聚合酶鏈式（PCR）鑒別方法[8]說明了生藥的分子鑒別開始走向應用。然而，正如黃璐琦先生所言，該學科的理論和實踐需要進一步加強和完善[2]?！斗肿由帉W》第3版[9]的修訂明顯優于第2版，刪除了“研究方法及其基本技術”（與分子生物學相關的部分重復）、“藥用植物種子資源分子生藥學研究”、“藥用植物抗性基因工程研究”等章節，增加了“分子生藥學的形成與發展歷程”、“藥用植物分子譜系地理學”、“藥用植物功能基因組研究”、“藥用植物的轉基因研究”和“藥用植物的分子育種研究”等章節，豐富了課程內容，增加了前沿熱點研究信息。

在整個體系中已出版的分子生藥學著作可分為3類：①專著，《分子生藥學》第3版，重點在理論前沿；②教材，中國中藥出版社本科生規劃教材、人衛出版社研究生統編教材中增加了案例、思考題等；③技術原理與操作手冊：針對每個領域，陸續出版了《中藥DNA條形碼分子鑒定》[10]、《中藥分子鑒定操作指南》[11]、《中藥資源轉錄組操作指南》[12]等。為了促進分子生藥學的發展，建議：①增加對教學、研究、培訓都有更高參考價值的案例；②生藥學發展若干年，形成系統的理論和技術體系，加強從傳統生藥學吸收科學合理的理論，推動分子生藥學的發展，反過來促進生藥學的發展，形成學科相互促進的態勢；③加強學術和教學交流，促進學科的科研和教學水平健康發展；④分子生藥學的科普拓展；⑤分子生藥學期刊的建設；⑥合理吸收西藥和中藥的理念，也就是西藥精確單成分與中藥多組分理念等，以及上文中提出的一些可能建議。強調的是，教學和科研走進企業，解決企業發展的問題是直接推動學科發展的原動力，這是分子生藥學的理論前瞻性所決定的，即理論源于實踐，服務于實踐。

6展望

《中藥材保護和發展規劃（2015—2020）》、《中醫藥健康服務發展規劃（2015—2020）》、《中醫藥發展戰略規劃綱要（2016—2030年）》等國家發展規劃，地方性規劃相繼出臺都為分子生藥學學科的發展提供了肥沃的土壤。2015年屠呦呦因青蒿素的貢獻獲得諾貝爾獎，即提高了中藥的知名度，也加速了中藥材產業的劇烈競爭，尤其是國際寡頭企業對國內企業的競爭壓力與日俱爭。很明顯，分子生藥學學科的發展即將為中藥材產業的轉型升級提供優質高水平的服務，尤其是人才的培養和儲備。例如中藥分子鑒定 （如DNA條形碼、藥用植物有效成分的生物合成、遺傳轉化等），中藥有效成分代謝調控網絡、植物育種和生物反應器、生物多樣性與瀕危藥用動植物保護、中藥分子譜系地理、中藥道地性等研究領域都稀缺分子生藥學專業人才。因此，分子生藥學的學科交叉、前沿和拓展等特性使其肩負著“新形勢”下中藥材產業的人才培養重任和產業理論先導的作用。

[參考文獻]

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[9]黃璐琦，劉昌孝.分子生藥學 [M].3版北京：科學出版社，2015.

[10]陳世林. 中藥DNA條形碼分子鑒定[M].北京：人民衛生出版社，2012.

[11]黃璐琦，袁媛. 中藥分子鑒定操作指南[M].上海：上海科學技術出版社，2014.

[12]袁媛，黃璐琦. 中藥資源轉錄組操作指南[M].上海：上?？茖W技術出版社，2016.

[責任編輯呂冬梅]

[收稿日期]20160720

[基金項目]浙江理工大學《分子生藥學》優質課程建設項目（YZKC1610）。

[通信作者]*梁宗鎖，教授，Email：liangzs@msiswcaccn；*郭萬里，副教授，Email：gwl1016@aliyuncom