組學技術在中藥種質資源遺傳評價與創新中的應用＊

劉義飛，胡志剛，黃必勝，陳士林

（1. 湖北中醫藥大學藥學院 武漢 430065；2. 中國中醫科學院中藥研究所 北京 100700）

我國中草藥野生資源十分豐富，支撐著中醫藥事業的千年傳承和未來發展。中藥種質資源是國家戰略資源的重要組成部分，強化我國中藥種質資源的保護、評價與應用對中醫藥相關事業和產業的發展具有重要意義?，F代測序技術和分子檢測手段的飛速發展促進了以基因組學研究為基礎，涵蓋轉錄調控、蛋白翻譯、代謝合成等多層級組學研究方法和技術體系的集成，并成為現代作物種質資源評價與創新的重要工具，推動相關基礎和應用研究的開展。加強組學相關先進技術在中藥資源評價與創新中的應用，有利于推動傳統中醫藥研究的現代化，也是未來我國中醫藥事業繼續保持領先并走向世界的重要著力點和支撐點。

湖北省地處華中腹地，境內地勢西高東低，擁有武陵山、秦巴山、大別山、幕阜山等眾多山川匯集，形成“七山兩田一分水”的總體格局[1]。湖北地形地貌和氣候條件的多樣性造就了省內豐富的中藥材野生資源。同時，湖北是我國的藥材主產區之一，悠久的中藥材栽種歷史產生了大量的人工繁育和馴化的中藥種質。本文就中醫藥產業發展的種質資源源頭工作進行梳理，對組學技術在中藥種質資源評價與創新中的應用進行總結，并以湖北為例介紹了相關的研究案例，以期為我國區域性中藥種質資源的保護、評價和應用提供思路和方向，推動地方中藥源頭產業的高質量發展。

1 中藥種質資源的概念及遺傳評價

1.1 中藥種質資源的概念

中藥種質資源又叫中藥遺傳資源，是傳統中藥資源中具有生物屬性的藥用植物或動物其親本可遺傳給子代的遺傳物質和活體材料的總稱[2-3]。中藥種質資源的表現形式可以是一個群落、一個藥用植物或藥用動物個體，也可以是相關的組織器官或離體細胞等。中藥種質資源是中藥材進行新品種選育、改良與創新的物質基礎，也是研究相關中藥基原物種起源、進化和多樣化等理論的材料依據。

類似于作物，中藥種質資源既包括物種所在屬或更寬泛分類單元內可自由有性交配的資源個體合集，特別是大量的野生動植物資源，又包括育種者人工選育或創制的資源，以及引種馴化和商業化栽培的品種品系及其替換者[4]。為了保證傳統中藥基原物種的純正性和穩定性，中藥種質資源的創制禁止人工干預產生多倍體或者單倍體種質，同時不同基原物種的種間雜交或轉基因品種也不應出現。以藥用物質成分提取為主要目標的寬泛中藥種質資源則不受此限制。

從神農氏遍嘗百草到李時珍編撰醫藥巨著《本草綱目》，歷史上中草藥的采集和利用以野生自然資源為主，少有人工選育和栽培種質的出現。近現代以來，隨著中醫藥的普及和中藥材市場需求的增加，催生了規?；兴幏N植業的發展，人工選育和創制的中藥種質逐漸增多，但多數仍為野生資源的簡單人工馴化或者“野轉家”的過渡類型。隨著資源評價與創新活動的加強，中藥人工培育和創制種質以及外源種質的引入馴化份額有望迅速提升，成為未來中藥源頭產業發展的主要支撐。

1.2 中藥種質資源的遺傳評價

中藥種質資源的遺傳評價是在弄清其身份和來源信息（包括起源出處、地理和生態信息等）的基礎上，對其遺傳多樣性水平和變異特征進行全面評估，以及對相關的內在基因型、基因或者單倍型與外在表型和環境之間的關系開展研究[5-6]。有效的種質資源評價是對其進行遺傳育種和科學利用的前提，不僅有助于發掘和利用有用遺傳資源，同時還可以預測未充分利用資源的遺傳潛力和育種應用價值，發現未知或稀有等位基因及其相關的獨特表型[7-8]。

對種質庫中保存的中藥種質資源開展全面的遺傳評價也是科學合理的制定資源保育和管理策略的基礎。收集管理的種質多具有不同的遺傳組成、進化起源關系和遺傳混雜程度，獲取這些遺傳信息才能對資源類型進行有效劃分（如純種、雜交種質的區分等），制定資源的分類管護和保存辦法，最大化其長期利用價值[5]。基于資源遺傳多樣性的全面評估，還可以有效剔除冗余種質，構建核心種質（core collections）資源庫，在經費和人力有限的情況下平衡種質資源長期保存利用與高投入維護成本的矛盾[6]。

2 組學技術在中藥種質資源評價與創新中的應用

2.1 組學技術簡介

組學技術的誕生源自基因組學研究的開展?；蚪M學是對生物物種全部基因和相關遺傳元件組成進行集體表征、定性與定量研究和比較分析的一門交叉生物學科。1977 年，Sanger 等發明了雙脫氧鏈終止法測序技術，即第一代DNA 測序技術，并率先開啟了首個生物物種噬菌體φX174 的基因組測序和組裝注釋[9]。此后，以Illumina 平臺為代表的二代高通量測序技術和基于PacBio 與Oxford Nanopore 等平臺發展的新一代長讀長測序技術迅速興起，推動了生物物種基因組的高質量組裝和注釋，基因組研究也從單個個體的“草圖”時代走向更高完整度和更多個體的比較與功能基因組學研究階段。

隨著測序及核磁共振、液質或氣質聯用等高靈敏度、高通量和高分辨率技術平臺的發展和綜合運用，產生了大量在基因組研究層級之上的轉錄組、蛋白質組和代謝組等多維度組學數據[10-11]。與此同時，生物信息學分析方法的發展促進了多組學大數據的整合，通過計算預測、數學模擬與網絡交互分析，并結合實驗性驗證等推動對復雜生物學現象和生物表型及適應性特征的解析[11-13]（圖1）。多組學整合技術的應用關鍵在于不同組學數據的關聯性分析和相互驗證。對作物種質資源而言，高通量表型組數據的獲得可進一步推動基因型和表型數據的關聯，促進對復雜性狀相關基因、調控元件和單倍型資源的挖掘與應用[5]。

圖1 多組學整合分析技術示意圖（修改自Aizat等[11]圖1）

多組學技術可以融合應用到中藥種質資源遺傳評價與創新的各個方面，包括中藥種質資源的起源、演化和分類鑒定研究，資源多樣性評價與核心種質篩選，中藥種質適應多樣化環境的分子遺傳機制解析，重要表型或天然產物生物合成相關的基因資源挖掘與應用，基于基因型-表型關聯分析的基因組選擇育種以及基因編輯技術相關的種質創新等。

2.2 中藥種質資源的起源、演化和來源鑒定

中藥種質資源多具有復雜的起源和進化關系，弄清不同資源的身份及種間或種內生態型間的遺傳關系是進行種質資源科學收集和育種利用的前提。組學技術的發展與應用為中藥種質資源的鑒定和進化發育關系研究提供了可靠的手段。在資源鑒定方面，由傳統DNA 條形碼[14]發展的基于全葉綠體基因組的超級條形碼技術[15]在近緣中藥種質鑒別中顯示出更好的效率和準確度。特別是對復雜樣本大規模平行測序的開展促進了整葉綠體基因組的序列比對，導致基因組密度高且分布廣泛的單核苷酸多態性（single nucleotide polymorphism, SNP）標記的廣泛應用，極大的提升了資源分類鑒定的精確性[16]。如一項對種屬關系比較復雜的龍膽屬藥用植物的研究中，利用葉綠體基因組超級條形碼，胡海栗等[17]對4 種滇產龍膽屬種質類群進行了精確的區分，獲得100%的物種單系分支支持率。

以葉綠體或核基因組為基礎發展的系統基因組學可進一步揭示復雜資源類型的進化遺傳關系[18]。如最近利用系統基因組學方法對30 個柑橘屬野生和栽培品系種質的研究表明，多數資源類型是在寬皮橘、柚和香櫞等三個大類約10 個左右祖先物種之間通過廣泛的雜交漸滲和網狀進化而來，不同的進化起源和遺傳組成最終決定了柑橘資源的表型多樣化和生態適應性差異[19]。隨著中藥種業和種植業的發展，一些種質資源的人工引種馴化和跨區域交換頻繁發生，對這些中藥種質資源的產地溯源和原始來源確認可采用基于多遺傳位點變異分析的群體基因組學方法，結合相關的遺傳聚類和分配分析，追溯種質資源的原始地理來源和遺傳混雜程度[20-21]。在代謝組層面，靶向和非靶向代謝組學數據可為資源的分類鑒定提供額外的佐證[22]。如在枸杞種質的產地溯源研究中，便結合了代謝組數據以及同位素和礦質元素的綜合分析[23]。

2.3 遺傳多樣性評價與核心種質篩選

遺傳多樣性是生物穩定的基石，它使生物物種得以適應氣候變化和新型病蟲害等環境變化。中藥種質資源的遺傳多樣性水平也是其遺傳育種和改良的基礎。傳統的分子標記技術如微衛星多態性（simple sequence repeats, SSR）等由于遺傳位點有限，在資源遺傳評價中所獲取的群體遺傳信息通常較少。隨著組學技術的發展，簡化基因組測序（Reducedrepresentation genome sequencing, RRGS）[24]、轉錄組測序（RNA sequencing,RNA-seq）[25]或者整基因組淺層重測序（genome skimming）[26]等可捕獲基因組大量的遺傳變異信息位點，全面提升種質遺傳多樣性水平的評估能力和對稀有等位基因或等位基因組合發現的概率，并增強對同質或遺傳冗余樣本的甄別效率，促進資源的有效管理和利用。在水稻[27]、小麥[28]、玉米[29]、大豆[30]等作物中已經開展了大量的基于重測序的群體遺傳多樣性評價及相關的種質特征變異研究，但中藥種質資源相關的研究還比較少見。

核心種質的概念最早由Frankel[31]于1984年提出，并由Brown[32]進一步補充和完善，旨在用少量的核心種質樣本（如5-30%）保存約70%以上的遺傳多樣性信息。傳統作物的核心種質篩選和核心種質庫構建，主要依賴于物種種群的遺傳多樣性數據。對中藥種質資源而言，在評估其遺傳多樣性水平的基礎上，整合代謝數據構建核心種質庫，可以更加全面的反映資源的品質特征和差異性[33]。因此，對中藥種質資源構建核心種質庫的一般方法可如圖2 所示，即利用基因組或轉錄組數據起源的批量SSR或SNP位點全面評估種質的遺傳多樣性水平和遺傳結構變異特征，與此同時進一步獲取樣本的代謝物多樣性數據，基于兩類數據的整合采用最小距離逐步取樣法（least distance stepwise sampling, LDSS）[34]等抽樣方法構建不同抽樣比例的初級核心種質庫，對這些初級庫種質的遺傳多樣性保留情況作進一步驗證，進而決定最終的核心種質庫資源，并形成育種應用。

圖2 中藥種質資源核心種質庫構建策略

2.4 中藥種質資源響應環境變異的分子遺傳機制

中藥種質資源的特征變異與其對多樣化的生態環境長期適應性進化有關，相關的遺傳與環境的互作還具有明顯的時間和空間屬性。一些獨特的表型特征或次生代謝物的產生只發生在物種特定的生長發育階段，或者物種對特定環境或生物與非生物壓力脅迫響應的時候[5]。對處于時間序列或不同生態環境的種質資源開展整合的轉錄組和代謝組分析可精確的捕獲這些具有時空屬性的種質表型并研究其內在的分子遺傳調控網絡[35-36]。如一項對鹽堿地、草地和沙漠三種不同環境的肉蓯蓉生態型的整合代謝組和轉錄組研究表明，總共獲得的578 種代謝物中約有一半存在生態型間的差異表達，其中苯乙醇苷類化合物2'-acetylacteoside 為標志性差異成分，在鹽堿地生長的肉蓯蓉生態型中呈現較高含量，通過轉錄組進一步揭示了相關該類成分的基因表達調控基礎[35]。在更微觀的程度如植物種質的組織和細胞微環境，新型組學技術如空間轉錄組和代謝組則可通過單細胞測序、高通量質譜分子成像技術等捕獲樣本組織細胞代謝物產生和累積的時空動態規律，促進種質相關特異表型和基因的功能的研究[37-38]。

藥用種質資源相關的環境微生物群體如根際微生物和植物內生菌的多樣性和特異性對其養分的循環、生長發育、產量品質形成、病蟲害防御等也起到了重要作用[39-41]。在藥材的栽培過程中，隨著種植年限的增加會導致根際微生物群落多樣性的失衡，成為連作障礙產生的潛在因素之一[42]。宏基因組學相關的技術方法是表征中藥種質環境微生物多樣性和功能的重要手段[43]。早期的微生物擴增子（如16S/18S rDNA等）測序多基于Sanger 技術，主要研究群落的物種組成、物種進化關系及多樣性。而基于二代高通量測序平臺的宏基因組測序在提升物種鑒定精度和豐度的基礎上，可進一步進行基因和功能層面的深入研究。目前，宏基因組測序及相關分析方法已廣泛應用于調查藥用生物外部的生長環境和內生微生物群落的多樣性組成，促進對中藥資源的評價及其關聯的微生物群體與生態環境因子的互作關系的理解[44]。新的長讀長測序技術可進一步克服二代測序讀長短、比對唯一性差的弱點，提升微生物基因組的拼接效果，促進更多微生物類群的發現和分類鑒別[45]。

2.5 表型與天然產物生物合成相關的基因資源挖掘

重要特征性狀關聯基因的發掘是作物分子遺傳育種的關鍵。多數中藥種質資源會產生復雜的次生代謝產物及其衍生物如青蒿素、紫杉醇、長春堿和小檗堿等，這些化學物質是新藥研發的重要源泉。挖掘這些天然產物生物合成相關的基因也決定了中藥種質資源的遺傳育種價值。目前作物基因資源的挖掘主要有正向遺傳和反向遺傳等方法[5]。基于方便的基因型和表型數據，整基因組范圍的關聯分析（genomewide association studies, GWAS）是常用的正向遺傳學研究手段，廣泛用于目標性狀關聯基因的鑒定與分析[46]。隨著代謝組學的發展，將代謝組數據作為表型的 mGWAS（metabolome Genome Wide Association Study）分析推動了代謝物精準調控基因的發掘，是當前作物種質資源遺傳評價的新方法[47]。如一項關于番茄風味的研究中，研究人員基于基因組、轉錄組和代謝 組 數 據 進 行 mGWAS 和 mQTL（metabolome quantitative trait locus）分析，成功定位了番茄風味相關的基因，并提出遺傳改良番茄風味的方法路徑[48]。

隨著大量中藥資源物種參考基因組構建的完成[49-52]，相關的基因組結構和基因信息的累積可推動從基因到性狀的反向遺傳學研究的開展。在組學層面，種質資源不同組織部位和發育階段的轉錄組比較及基于表達的數量性狀位點eQTL（expressionquantitative trait locus）作圖有助于推動相關表型變異內在分子機制的理解，為表型變異關聯的新等位基因的發掘和功能驗證提供可能[53]。在藥用物種次生代謝產物如萜類、生物堿等的生物合成過程中，一些通路基因往往以生物合成基因簇（biosynthetic gene clusters, BGCs）的形式存在[50]，基因組的構建則極大的方便了這些基因簇基因的批量挖掘，包括基于生物信息學方法的同源序列比對高通量挖掘有用基因[50,54]。大量天然產物生物合成相關基因的獲取和功能驗證也催生了合成生物學和微生物代謝工程方法學的建立，相關的天然產物人工合成已成為新興的熱門研究領域[54-55]。

對于基因多樣性的研究，一個物種特別是資源分布范圍較廣的生物類群，單一個體的基因組信息不足以表征其物種所有的基因資源。對同一物種或者近緣種復合體多個代表性個體分別從頭組裝并構建泛基因組（pangenome）是全面理解其資源遺傳變異的重要手段[8,56]。泛基因組可以識別物種的核心基因（core genes）和非核心基因（dispensable genes）集，后者對于一些個體或生態型特有的新等位基因或者稀有等位基因的挖掘具有重要價值[56]。

2.6 基因組選擇育種與種質創新

中藥種質資源特別是多數藥用植物為多年生物種，生長周期長且遺傳背景復雜，傳統的育種方法耗時費力，效率低下。隨著組學技術的發展，基于分子標記甚至整基因組數據信息開展藥用植物的分子遺傳育種可大大提升育種效率，并為定向提升藥用植物有效成分的分子設計育種帶來了新希望[57]。傳統的分子標記輔助選擇主要基于遺傳圖譜或者物理圖譜的構建挖掘性狀緊密連鎖的遺傳位點如QTL 等。而高通量重測序技術可產生大規模的SNP 標記，促進高密度遺傳圖譜的構建，推動標記與性狀的精確關聯分析，提升分子輔助選擇育種的效率[58]。面多大量未知屬性的種質資源，利用基因組信息的基因組選擇（genomic selection，GS）是進行資源遺傳評價和育種潛力評估的有效方法[59]。該方法基于小樣本群體訓練居群（training population）的基因型與表型關聯分析計算育種值（breeding value）模型，進而利用該模型預測其他大樣本基因型的表型特征，從而降低資源評價和育種的成本，縮短育種年限[59]。

針對遺傳基礎較為薄弱的種質資源，基因組數據的豐富和諸如CRISPR/Cas 等基因編輯技術的日趨成熟為種質資源批量突變體庫的構建提供了可能，推動相關基因的功能驗證、特異新種質的創造和遺傳改良[60-61]。對中藥種質資源，在不改變原有藥用成分和基原物種遺傳穩定性的基礎上，利用基因編輯技術在基因組水平上對相關目標基因DNA 序列進行定點改造，可以提升種質資源的遺傳特性如抗蟲抗病能力和除草劑抗性，或者加速作物馴化與定向育種[62]。以藥用成分研究為主的中藥種質，對代謝物生物合成通路基因的編輯可以有效的改變其物質成分的含量。如Zhou 等[63]利用 CRISPR/Cas9 系統對丹參RAS基因的編輯降低了其表達量，導致迷迭香酸、紫草酸B含量的降低，而迷迭香酸生物合成前體物3,4-二羥基苯乳酸的含量則顯著升高。

3 湖北中藥種質資源遺傳評價相關的組學研究

3.1 湖北中藥種質資源概況

湖北藥用動植物種類繁多，以秦巴山、武陵山、大別山、幕府山區等為集中分布區（表1），還包括“中草藥王國”神農架等關注度極高的熱點區域[64]。根據前期中藥資源普查結果，湖北的中藥資源總數約居全國第五位，中藥材產量居全國第七位[1]。湖北大宗中藥材和道地品種較多，其中蘄春蘄艾、英山蒼術、羅田茯苓、利川黃連、麻城菊花、潛江半夏、京山烏龜、通城金剛藤、巴東玄參、南漳山茱萸和神農架竹節參、黨參、七葉樹等綜合品種被湖北省政府納入“一縣一品”試點品種管理（表1）。湖北的中藥野生種質資源和人工種植養殖品種還極具地方特色，一些動物類藥材如蜈蚣、水蛭、蘄蛇、龜甲等在全國中藥材市場舉足輕重[65]。特殊多生物共生藥材如五倍子、天麻等在湖北省已形成完善產業鏈[66]。

表1 湖北省五個主要中藥材產區及代表性藥材

3.2 代表性中藥種質資源相關研究例舉

3.2.1 黃連

在中國藥典中，中藥黃連的基原植物包括黃連（Coptis chinensisFranch.）、三角葉黃連（C. deltoideaC.Y. Cheng et Hsiao）或云連（C. teetaWall.）。其中黃連為廣布種，湖北的利川和竹溪等為黃連的道地產區之一，具有豐富的野生和栽培種質。黃連的主要藥用成分為原小檗堿類（protoberberine-type）生物堿，包括小檗堿、黃連堿、藥根堿、巴馬汀、表小檗堿等。He 等[67]對黃連和云連調查了前述五種主要生物堿成分的組織差異性分布，結果表明表小檗堿僅存在于黃連中，同時這些生物堿主要存在于兩種植物的須根和根莖中；整合轉錄組和酶活分析進一步鑒定和驗證了兩個去甲烏藥堿（norcoclaurine）6-O-甲基轉移酶基因（Cc6OMT1和Cc6OMT2）和一個去甲烏藥堿7-O-甲基轉移酶基因（Ct7OMT）的功能，這些基因均為黃連生物堿合成通路的關鍵基因。Liu 等[51]測序組裝了黃連染色體水平的基因組，預測和注釋了約41,004 個蛋白編碼基因。在此基礎上，利用同源基因序列比對的方法，在黃連基因組上鑒定和挖掘了絕大多數原小檗堿類生物堿生物合成相關的基因。特別的，黃連中該類生物堿的多樣化修飾與CYP719 家族基因編碼的酶緊密相關，如小檗堿生物合成途徑的一個該家族關鍵基因Cch00017825編碼的酶可能具有催化不同底物的多樣化修飾。這些生物堿生物合成相關基因資源的獲取對黃連種質的遺傳育種和改良具有重要意義。

3.2.2 獨活

藥材獨活為傘形科植物重齒毛當歸（Angelica biserrata(Shan et Yuan) Yuan et Shan）的干燥根，始載于《神農本草經》，因“一莖直上，不為風搖”而得名。湖北長陽及周邊地區的“資丘獨活”為湖北道地藥材，已獲得國家地理標志產品進行保護。目前獨活尚無基因組數據，相關的分子標記也較少，為其種質資源的遺傳評價帶來困難。Liu等[68]對獨活的根、莖和葉等組織的混樣開展了轉錄組測序，并基于轉錄組數據開發了多態性高的SSR 分子標記，對來自湖北的208 份獨活藥材種質資源進行了全面的遺傳多樣性分析和6種香豆素類化合物的含量成分測定?；讷@得的樣本遺傳多樣性和代謝物含量數據，該研究進一步利用LDSS取樣法構建了資丘獨活的核心種質資源庫，篩選出42份核心種質，為獨活新品種的選育和應用奠定了基礎。

3.2.3 野菊

野菊（Chrysanthemum indicumL.）為菊科菊屬多年生草本，廣泛分布于我國從華南到東北的廣大地區，湖北大別山地區為野菊花藥材的道地產區。野菊相關種質資源富含萜類、烯炔類和黃酮類化學成分，但由于野菊種內種間雜交頻繁，資源的遺傳背景十分復雜，為其資源遺傳評價帶來較大的挑戰。目前野菊的基因組尚未公布，但其近緣種如菊花腦[52]、甘菊[69]等的基因組已經發布。通過對菊花腦基因組的分析發現，其萜類物質生物合成相關的關鍵基因如萜類合成酶基因（TPS）和P450類基因（CYP）以TPS/CYP 基因簇的形式存在[70]，且這些基因簇的組合類型與其他植物中的已有類型存在一定差異，體現出物種或資源特異性[52]。基因簇的研究開啟了野菊及其近緣種質萜類合成相關基因資源的挖掘與利用，如最近的一項研究對菊花腦、野菊及其變種神農香菊（C. indicumvar.aromaticum）進行了比較轉錄組學分析[71]。神農香菊為野菊的變種，獨特分布于湖北神農架地區，因富含揮發性萜類物質而全株具有濃郁的香氣。該研究對三種資源類型的莖、葉和根組織的基因表達譜差異進行了研究，發現22個差異表達的基因相關萜類骨架形成以及183 差異表達基因與萜類物質成分多樣化有關。這些結果為野菊相關種質資源基因資源的挖掘和應用提供了參考。

3.2.4 天麻

天麻（Gastrodia elataBl.）為蘭科天麻屬植物，其藥材目前為藥食同源試點品種，市場應用潛力巨大。湖北省武陵山、秦巴山和大別山區等是我國天麻野生種質資源重點分布區和人工栽培種質繁育核心區。天麻為菌異養型植物（Mycoheterotroph），無根無葉不能進行光合作用，生長主要依賴共生蜜環菌供給營養，同時其種質的萌發需要小菇屬真菌侵染種胚提供營養。Yuan 等[72]利用二代高通量測序報道了天麻的基因組序列，發現相關于光合作用的基因在天麻基因組中普遍丟失，同時一些潛在分解菌絲體的酶家族基因如編碼糖苷水解酶和脲酶的基因發生了明顯的擴張。Xu 等[73]進一步組裝了天麻染色體水平的基因組，并與四種蘭科菌異養型植物、三種寄生植物及36種自養型被子植物進行了大尺度比較基因組學研究，結果表明約10%的保守同源基序在天麻的進化過程中發生了丟失，促進其異養生活史的形成。這些研究為后續天麻資源的系統遺傳評價與育種應用提供了組學數據支撐。

3.2.5 蜈蚣

蜈蚣是湖北代表性道地動物藥材，中國藥典記載的蜈蚣基原物種為少棘巨蜈蚣（Scolopendra subspinipes mutilansL. Koch），但少棘巨蜈蚣與其他蜈蚣類型仍存在進化關系不清，資源利用混雜等問題。Hu 等[74]測序組裝了少棘巨蜈蚣的線粒體基因組，并與七個近緣蜈蚣的線粒體基因組進行了系統基因組學的比較分析，結果發現少棘巨蜈蚣的線粒體基因組存在廣泛的基因組重排，且在進化分類上少棘巨蜈蚣與同屬的哈氏蜈蚣（S.subspinipes dehaani）及棘盲蜈蚣屬（Scolopocryptops）物種具有較近的親緣關系。在蜈蚣種質資源的評價中，毒液所包含的蛋白和肽類的多樣性差異是重要的代謝表型特征。Zhao等[75]利用轉錄組和蛋白質組分析，對少棘巨蜈蚣毒液和軀干組織中的毒素類蛋白多樣性進行了研究，在兩個部位中分別發現923 和6736 種不同的多肽成分。蛋白質組分析進一步識別了1369 種獨特的蛋白成分，其中100 種在毒液和軀干組織中具有共表達，包括40 種毒素類蛋白。這些研究結果可為蜈蚣種質資源的保護和分類評價提供依據。

4 總結與展望

隨著測序技術和高通量分子及表型檢測平臺的發展，組學技術在大量作物和園藝植物種質資源遺傳評價與創新中發揮著越來越重要的作用。相比之下，從湖北省目前的相關研究進展可以看出，組學技術在我國地方中藥種質資源遺傳評價中的應用還處于起步階段，已有的研究主要集中在物種基因組的解析以及部分基因資源的挖掘和功能驗證。一些相關于中藥種質評價的核心內容，如多樣化種質資源復雜遺傳背景的解析，大規模群體樣本的遺傳多樣性分析和核心種質篩選，分子輔助新品種選育與種質創新等還缺乏大量組學技術的介入，急需加強。同時，已有的一些研究中相關的組學數據沒有形成有效的聯合分析，或者本身的關聯性不強，體現不出組學技術對中藥種質資源評價與創新的優勢。

種質是現代農業的芯片，而中藥材新品種則是中醫藥產業健康可持續發展的基石。只有不斷的重視中藥種質資源的保護、評價與創新這一中藥材產業發展的源頭基礎，通過組學技術的廣泛應用促進核心種質的篩選評價和中藥材新品種的產出，才能推動整個產業的高質量發展。與此同時，先進技術的應用也有助于融合傳統中醫藥與現代醫學發展，促進產業發展過程中的標準化和規范化，推動中醫藥傳承創新過程中的現代化和國際化進程。