藥用植物育種現(xiàn)狀、存在的問題及對(duì)策

余文忠，王竹信，葉祝慧

（淳安縣林業(yè)局青溪林業(yè)中心站，浙江 杭州 311700）

隨著當(dāng)前農(nóng)業(yè)體系的不斷發(fā)展，藥用植物的種植已經(jīng)迎來了新的發(fā)展局面，尤其在健康保健領(lǐng)域，藥用植物的種植質(zhì)量備受關(guān)注。隨著藥用植物需求量不斷提升，其種植的質(zhì)量以及有效性逐漸受到影響，嚴(yán)重影響了藥用植物產(chǎn)品的質(zhì)量安全。在理論分析法以及技術(shù)研究法的基礎(chǔ)上，以全面提升藥用植物使用價(jià)值以及培育效率為目的，探討藥用植物育種的發(fā)展現(xiàn)狀以及優(yōu)化策略，確保可以為健康保健領(lǐng)域創(chuàng)新奠定良好的基礎(chǔ)。

1 新時(shí)期藥用植物育種的發(fā)展現(xiàn)狀

從整體大環(huán)境角度來講，我國(guó)所具備的本土藥用植物種類較多，同時(shí)地域分布較廣。不同區(qū)域的藥用植物有一定的獨(dú)特性，藥用部位較多且成分變化較大是藥用植物應(yīng)用的主要特點(diǎn)。這些藥用植物可以直接應(yīng)用于我國(guó)的臨床醫(yī)學(xué)研究以及健康保健領(lǐng)域。

隨著人們健康需求的不斷提升，進(jìn)一步加大藥用植物的人工育種效率以及提升質(zhì)量已經(jīng)成為了社會(huì)發(fā)展的主要問題。借鑒原有的農(nóng)作物培育方法，綜合藥用植物本身的特性以及實(shí)際使用效率，打造了一系列育種技術(shù)，以常規(guī)育種、雜交、誘變以及分子育種為主，見圖1。

圖1 藥用植物育種框架

1.1 常規(guī)育種

綜合當(dāng)前藥用植物品種的實(shí)際劃分來看，主要有天然野生品種以及自然形成的農(nóng)家品種，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行品種選擇最為安全有效，也符合中藥材本身的特性。因此，在我國(guó)當(dāng)前的中藥材植物選種過程中，依舊以常規(guī)育種為主。

有學(xué)者統(tǒng)計(jì)，目前已經(jīng)有丹參、荊芥等約250 個(gè)優(yōu)良品種通過常規(guī)選種進(jìn)行培育，這其中系統(tǒng)選種、集團(tuán)選種、雜交選種應(yīng)用較為廣泛。

1.2 誘變育種

和常規(guī)育種相比，誘變育種主要是借助航天科技實(shí)現(xiàn)育種。從其實(shí)際特點(diǎn)來講就是通過航天育種的方式進(jìn)行誘變，植物的變異幅度較大且變異頻率較高，植株損傷較輕，同時(shí)能夠有效縮短育種周期，具有較強(qiáng)穩(wěn)定性。有研究人員在實(shí)踐8 號(hào)衛(wèi)星的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)丹參的育種分析?？臻g環(huán)境改變對(duì)丹參產(chǎn)生誘變影響，將最終得出的種子SP2 代進(jìn)行srap 分析，進(jìn)一步篩選出高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的品種。

1.3 分子育種

分子育種是建立在現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上打造的基因工程，廣泛應(yīng)用于當(dāng)前的藥用植物培育和選種中[1]，主要目的是加強(qiáng)藥用植物本身的抗性，例如抗蟲、抗病以及抗逆性。有研究人員在農(nóng)桿菌介導(dǎo)法的基礎(chǔ)上，對(duì)黃苓抗蟲基因進(jìn)行研究，不僅可以降低種植期間的蟲害發(fā)生概率，還可以全面提升種植產(chǎn)量。藥用植物分子育種的基礎(chǔ)流程如圖2 所示。

圖2 藥用植物分子育種

2 藥用植物育種問題

2.1 品種選擇標(biāo)準(zhǔn)不清晰

當(dāng)前我國(guó)大部分藥用植物培育通常以遺傳混雜群體為主，整齊度較差且品質(zhì)不穩(wěn)定。藥用植物選種和農(nóng)作物選種有本質(zhì)差別。農(nóng)作物選種優(yōu)先需要考慮產(chǎn)量，然后再考慮品種以及抗性。藥用植被本身的特性是“藥”，這也導(dǎo)致在品種選擇以及培育的過程中必須要分析植株本身的有效成分含量。不同植被的用藥位置存在一定的差異，用藥方式也不盡相同，因此必須合理地選擇和培育品種。

2.2 育種研究不夠深入

當(dāng)前分子生物學(xué)與藥用植物育種聯(lián)系緊密，促使藥用植物研究取得了更加深入的進(jìn)展。其中，藥用植物有效成分的代謝通路逐漸被人們發(fā)現(xiàn)，并且對(duì)其進(jìn)行了針對(duì)性研究，這將成為藥用植物高質(zhì)量培育的主要因素。結(jié)合實(shí)際情況來看，藥用植物本身的價(jià)值有一定特殊性，大部分需要多年生長(zhǎng)才可以具備應(yīng)用價(jià)值，因此藥用植物的生長(zhǎng)周期較長(zhǎng)，導(dǎo)致當(dāng)前大部分選擇和培育藥用植物新品種的重點(diǎn)放置在機(jī)理研究方面，缺乏對(duì)遺傳育種的研究。

2.3 品種推廣力度不足

結(jié)合我國(guó)當(dāng)前的藥用植物培育發(fā)展體系來看，已經(jīng)有200 余種中藥材可以進(jìn)行人工栽培。從中藥材生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范的相關(guān)內(nèi)容來看，優(yōu)良品種選育力度還不夠深入。綜合相關(guān)學(xué)者的調(diào)查結(jié)果顯示，當(dāng)前藥用植物的選種和培育往往以傳統(tǒng)常規(guī)育種法為主，新品種經(jīng)過相關(guān)部門鑒定后才可以大面積推廣，部分品種的推廣規(guī)模較小。和普通的農(nóng)作物育種相比，藥用植物的育種工作依舊不夠成熟，還未能和藥用植物生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)融合。另外，需要全方位完善新品種的選育評(píng)價(jià)以及繁育體系。在生物技術(shù)方面，藥用植物的新品種選育還需要加大研究力度。培育的成品品種需要進(jìn)行大規(guī)模推廣和宣傳，為提升我國(guó)藥用植物的價(jià)值奠定基礎(chǔ)。

2.4 資源研究不夠充分

結(jié)合我國(guó)相關(guān)文獻(xiàn)資料來看，當(dāng)前的中藥材種類已高達(dá)12 800 余種，其中藥用植物高達(dá)11 000 余種[2]，數(shù)量和種類位居世界前列。隨著我國(guó)中藥現(xiàn)代化發(fā)展體系的不斷加快，藥用種植在食品藥品以及保健品方面取得了十分廣泛的應(yīng)用成果，這也導(dǎo)致原有的中藥材植物資源儲(chǔ)藏量逐步下降，大部分名貴的中藥材已經(jīng)成為了較為珍稀的野生資源。部分中藥材遭到過度采集以及非法破壞，資源枯竭較為嚴(yán)重，甚至達(dá)到了瀕危的程度。從人工培育中藥材角度來講，藥用植物的品種混雜，退化和低產(chǎn)問題較為嚴(yán)峻。有學(xué)者曾經(jīng)指出，當(dāng)前的中藥資源是否充足以及資源研究力度將直接影響我國(guó)未來中醫(yī)藥發(fā)展的持續(xù)性。因此積極落實(shí)藥用植物種質(zhì)資源庫(kù)的建立，合理地培育以及創(chuàng)新各項(xiàng)資源體系，達(dá)到更高的資源數(shù)量和質(zhì)量，是未來發(fā)展的主要方向。目前我國(guó)已經(jīng)開展了多次中藥資源普查工作，這將成為中藥材保護(hù)以及培育的源頭工作。

3 藥用植物育種的重點(diǎn)及優(yōu)化策略

3.1 未來藥用植物的育種重點(diǎn)

我國(guó)藥用植物培育體系還沒達(dá)到完全成熟的狀態(tài)，因此在未來發(fā)展的過程中，需要將重點(diǎn)放在以下幾個(gè)方面，為提升藥用植物的產(chǎn)量以及培育效率奠定基礎(chǔ)。

首先，加強(qiáng)成分育種管理。藥用植物本身的有效成分往往由產(chǎn)量及性狀決定，因此單純提高藥用植物產(chǎn)量無法直接影響其有效成分，需要在控制產(chǎn)量的同時(shí)，分析藥用植物本身的基因以及有效成分代謝情況，這樣才可以利用有限的土地資源全面提升藥用植物的有效成分含量，從而實(shí)現(xiàn)增量增產(chǎn)。成分育種是當(dāng)前以及未來發(fā)展過程中藥用植物育種的重點(diǎn)內(nèi)容。當(dāng)前已經(jīng)有學(xué)者在藥用植物有效成分快速鑒定的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新新品種選育工作。例如以分子遺傳學(xué)規(guī)律研究作為重點(diǎn)，結(jié)合多組學(xué)技術(shù)進(jìn)行藥用植物的分子遺傳研究，不僅可以了解不同藥用植物的實(shí)際特性，也可以為有效成分的培育和提升奠定基礎(chǔ)。

其次，將重點(diǎn)放在藥用植物優(yōu)良品種的評(píng)價(jià)和鑒定方面。落實(shí)藥用植物優(yōu)良品種的評(píng)價(jià)體系建設(shè)，為提升中藥材品質(zhì)奠定良好基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段需要注重優(yōu)良品種評(píng)價(jià)體系以及鑒定體系的創(chuàng)新，確保上市流通的藥用植物分子以及成分具有較高的應(yīng)用價(jià)值。綜合當(dāng)前的技術(shù)研發(fā)情況來看，中藥指紋圖譜技術(shù)是鑒定技術(shù)中的重要組成部分，其中涉及化學(xué)指紋圖譜、生物指紋圖譜以及代謝指紋圖譜，可以更加全面地描述當(dāng)前藥用植物的品種特點(diǎn)以及實(shí)際使用價(jià)值。這些鑒定和評(píng)價(jià)體系也可以為中藥植物的選種和培育提供參考依據(jù)。隨著分子生藥學(xué)的提出，藥用植物種質(zhì)資源鑒定以及優(yōu)良品種培育迎來了新的發(fā)展局面，我國(guó)早在2011 年便進(jìn)行了分子生藥學(xué)的研發(fā)，并且將該研究領(lǐng)域與藥用植物育種進(jìn)行融合分析，認(rèn)為分子標(biāo)記技術(shù)可以有效提升藥用植物資源開發(fā)利用以及可持續(xù)發(fā)展質(zhì)量[3]。后續(xù)藥用植物DNA 條碼技術(shù)得到了推廣和應(yīng)用，成為了當(dāng)前植物鑒定和保護(hù)的主要依據(jù)。

3.2 落實(shí)好源頭控制，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量?jī)?yōu)化

藥用植物的質(zhì)量直接決定中藥的質(zhì)量，因此在藥用植物選種和培育的過程中要加強(qiáng)源頭質(zhì)量控制，為我國(guó)中藥體系以及保健體系的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。中藥的藥用價(jià)值與環(huán)境、水文條件等有一定的關(guān)系。做好源頭上的控制主要是指落實(shí)好中藥植物原生態(tài)保護(hù)，加大自然資源保護(hù)力度，做好野生中藥植物的選種以及育種工作，尤其是要調(diào)整中藥材市場(chǎng)，避免以次充好、以人工代替野生等情況的出現(xiàn)，否則會(huì)導(dǎo)致市場(chǎng)混亂，也會(huì)嚴(yán)重影響中藥植物自身的使用價(jià)值。

3.3 加大藥用植物品種的鑒定研究力度

藥用植物和普通植物之間最本質(zhì)的差異是藥用植物有著較強(qiáng)的藥理特性，能夠滿足當(dāng)前人們的生產(chǎn)生活需求。打造科學(xué)的保健體系，嚴(yán)格把控上市交易，對(duì)中藥市場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)督和管理至關(guān)重要。在這樣的環(huán)境下，加強(qiáng)對(duì)藥用植物品種的鑒定以及選擇，能夠?yàn)槲覈?guó)中藥材研發(fā)體系的發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。除此之外，還需要在鑒定中藥材真假的基礎(chǔ)上，打造科學(xué)的市場(chǎng)管控體系。中藥材大部分是由植物的根莖葉以及果實(shí)加工而成，通過肉眼進(jìn)行分辨難度較大，而且大部分的藥用植物中不同部分的成效具有多樣性特點(diǎn)，作用標(biāo)靶多方位且多層次[4]。隨著當(dāng)前的植物指紋圖譜技術(shù)以及分子生藥學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，利用現(xiàn)代化技術(shù)實(shí)現(xiàn)中藥材鑒定已成為多方關(guān)注的重點(diǎn)。加強(qiáng)對(duì)該領(lǐng)域的研究能為藥用植物的培育以及產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供更加科學(xué)的輔助。

3.4 構(gòu)建中藥植物種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)

我國(guó)國(guó)土面積較廣，中藥植物的分布呈現(xiàn)多樣化特點(diǎn)。隨著人類活動(dòng)范圍逐步加大，部分生長(zhǎng)于野外的中藥植物資源遭到破壞，這直接影響我國(guó)中藥體系的研發(fā)效率和質(zhì)量，同時(shí)嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境。因此打造植物種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)是當(dāng)前遏制不恰當(dāng)開采以及破壞藥用植物行為、進(jìn)一步豐富種質(zhì)資源的主要策略之一。

首先，在信息資源收集的基礎(chǔ)上，開展藥用植物種質(zhì)資源的保護(hù)以及收集，建立全國(guó)各地不同的藥用植物種質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)以及資源庫(kù)，結(jié)合相關(guān)部門選用恰當(dāng)?shù)男畔⒓夹g(shù)，打造信息化的共享及分類網(wǎng)絡(luò)，明確不同藥用植物的分布、生長(zhǎng)特點(diǎn)、發(fā)展現(xiàn)狀、培育條件、使用價(jià)值等內(nèi)容。

其次，在藥用植物特定育種目標(biāo)的基礎(chǔ)上，打造系統(tǒng)化的選、育結(jié)合方案，有效定位傳統(tǒng)育種、誘變育種、分子育種等多種育種方法的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，綜合具體的效果進(jìn)行針對(duì)性分析，確?？梢詾樗幱弥参镄缕贩N的培育奠定良好基礎(chǔ)，為中醫(yī)藥領(lǐng)域的發(fā)展提供有效保障。例如近些年日本、韓國(guó)等國(guó)家，結(jié)合從我國(guó)引進(jìn)的藥用植物進(jìn)行生長(zhǎng)差異分析，綜合不同國(guó)家的地理環(huán)境以及外界因素，擴(kuò)大藥用植物的資源收集范圍，并打造了藥用植物種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)，不僅能夠建立現(xiàn)代化管理體系，還可以實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)資源共享以及創(chuàng)新。

3.5 加大跨學(xué)科研發(fā)力度

藥用植物的育種隸屬于植物遺傳學(xué)，因此在單純加強(qiáng)藥用植物本身研究的同時(shí)，還需要與其他學(xué)科和領(lǐng)域相關(guān)聯(lián)，打造跨學(xué)科管控體系，從而有效提升藥用植物育種工作的質(zhì)量。

可以聯(lián)動(dòng)當(dāng)前的植物學(xué)、分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、航空航天技術(shù)、生物信息學(xué)、植物生理學(xué)等領(lǐng)域[5]，打造多元化跨領(lǐng)域發(fā)展體系，共同為藥用植物的選種以及培育提供技術(shù)支撐以及理論支撐。各單位需要在建立協(xié)同機(jī)制的基礎(chǔ)上，打造系統(tǒng)化的攻關(guān)體系，確保在育種過程中通過多學(xué)科的緊密合作以及技術(shù)體系的有機(jī)融合實(shí)現(xiàn)共同發(fā)展，從而推動(dòng)我國(guó)藥用植物培育和選種可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)束語

我國(guó)藥用植物育種已經(jīng)逐步擺脫傳統(tǒng)的管控模式，借助新的技術(shù)體系以及管理理念向可持續(xù)發(fā)展方向推進(jìn)。科學(xué)有效的技術(shù)體系、系統(tǒng)化的管理模式、跨學(xué)科協(xié)同互動(dòng)、數(shù)據(jù)資源共享以及源頭質(zhì)量控制能夠?yàn)樗幱弥参锏陌l(fā)展奠定良好基礎(chǔ)，為我國(guó)保健體系以及中醫(yī)藥體系的創(chuàng)新提供有效依據(jù)。