- 中药资源学基础与应用
- 黄璐琦 王学勇
- 3861字
- 2020-08-28 09:50:30
第二节 中药资源学的几个关键科学问题
中药资源学是中医药事业和产业发展的资源学科保障,并随着现代科学技术和人类健康事业需求的变化而不断发展,其涵盖的领域已远远超出了资源调查与栽培的范畴。中药资源学拟解决的几个重要的关键性问题总结如下:
一、中药资源蕴藏量、质量和分布的普查问题
中药资源是中药产业和中医药事业发展的重要物质基础,是国家战略性资源。就宏观的战略层面而言,开展中药资源普查,系统掌握客观、准确的中药资源信息,是制定和实施国家发展战略与规划、优化中医药产业布局和各类资源配置的重要依据。新中国成立以来,我国分别于1960~1962年、1969~1973年、1983~1987年组织展开了三次全国范围内的中药资源普查。历次中药资源普查获得的数据资料为我国中医药事业和中药产业发展规划的制定提供了重要依据。就较具体的行业层面而言,开展中药资源调查,摸清中药资源蕴藏量、质量和分布是解决中药产业发展资源瓶颈问题的前提和基础。近30年来,我国属于经济快速增长期,也是野生中药资源变化最大的时期,由于社会对天然药物的需求量剧增,中药资源种群分布与蕴藏量急剧变化。例如,自1985年后,新研发的中成药达8000多种。与其形成剧烈反差的是野生中药资源急骤减少,有些品种资源面临枯竭,例如野生甘草20世纪50年代蕴藏量达200多万吨,而目前还不到40万吨;麝香资源比20世纪50年代减少80%以上,许多野生资源的破坏也十分严重,有些种类的野生个体已很难发现 [52,53]。因此,中药资源首要解决的关键问题就是摸清中药资源的家底,系统掌握中药资源种类、藏量、分布和变化趋势等信息。
二、中药资源生态问题
中药资源的主体是药用植物和药用动物,包括少部分的药用矿物。中药资源主体的生物属性决定了其与所生长的生态环境密不可分。研究中药资源生态与中药资源种群分布、变迁之间的关系有助于从动态、宏观和发展的角度探讨中药某个资源种群的起源、发展的趋势和规律,从而为中药道地性,中药资源区划、中药栽培以及可持续利用等提供依据。目前中药资源学科领域已经产生了一个重要分支——中药资源生态学,中药资源生态学是中药资源学与生态学相互融合而产生的一门分支学科,主要研究中药资源与其所在的自然环境、中药资源与其他生物之间相互关系等,并将重点阐明中药资源的多样性与种内变异、尺度效应、自组织、逆境效应 [54]等专属科学问题。
三、中药资源保护问题
中药资源是国家战略性资源,是中医药可持续发展的基础,是新药开发的重要来源,同时也是人类赖以生存的生态系统中的重要组成部分。国家非常重视中药资源的可持续利用,已经启动许多大的项目如“中国药用濒危野生物种保护战略研究”“中草药种质资源保护”“珍稀濒危中药资源调查及保护系统的建立”“中国主要濒危植物保护生物学研究”等,在药用动植物的原地保护、迁地保护、濒危原因、遗传结构、遗传多样性和中药资源调查等方面开展了许多基础性研究。尽管如此,中药资源因长期过度无序开发、生态环境恶化等导致大量中药资源种群急剧减少甚至灭绝,后果十分严重。因此,十分有必要开展中药资源保护与可持续利用的系统研究,建设可持续发展“中药资源经济”体系,从战略的高度,构建从生态系统、群落、种群、个体、组织、基因等不同层次的中药资源保护体系,制订中药资源“就地”“迁地”“离体”保护的技术操作规范,最大限度地维护生物多样性,保护生态环境,有效保障中药资源合理有序的开发利用。所以说,中药资源保护与可持续利用问题是中药资源亟待解决的关键科学问题之一。
四、中药资源动态监测与信息化建设问题
随着多学科交叉新技术的兴起和发展,中药资源自动化、信息化监测和分析成为可能,为中药资源信息化建设提供了强有力的技术支撑。例如由遥感(Remote Sensing,RS)、全球定位系统(Global Positioning System,GPS)和地理信息系统(Geographic Information System,GIS)三者集成的“3S”技术已成为当下生物空间信息获取和分析的常用手段,有望在中药资源空间信息分析、中药品质形成的适宜性区划等方面得到广泛应用。此外,在国家中医药管理局印发的“2013年中药资源普查试点工作要点”中提出基本建成由中心平台、监测站和监测点组成的国家基本药物中药资源动态监测和信息服务体系,分析中药资源动态变化趋势,提供中药材主产区的产量、流通量、质量和价格等信息,开展相关检测检验等技术服务,逐步形成区域性、综合性服务平台。因此,中药资源的动态监测和信息化服务平台的建设问题已成为现代中药资源研究拟解决的关键问题之一。
五、中药资源国外引进与发展问题
随着全球化的不断发展,各种资源彼此交融的情况逐步增多,具有保健和药用功能的部分药用植物资源正源源不断地流入中国,并逐步在中国引种栽培和临床使用。因此严格意义上的中药资源,除了国内已有的生物物种外,还应该包括国外引进的物种。例如1988年以来,国外引入的中药资源品种有西洋参、曼陀罗、闭鞘姜、喀西茄、胡卢巴、毛花洋地黄、玛卡等 [55],这一类药用植物资源也应该纳入到中药资源的范畴,并加以统筹考虑和发展。在对国外引进的药用植物品种的研究过程中,应重点摸清国外已有的研究工作基础,结合中医药研究发展模式和特色,加以综合利用。例如除栽培技术研究外,在药效与临床方面,可与其他中药进行配伍和活性筛选,开发新的用途,丰富中药资源库。
六、中药资源的分子生药学研究问题
中药资源研究的一个重要内容是从分子水平上研究中药种质资源的真伪优劣及天然活性成分生产问题,这其中,分子生药学是解决这一问题的重要学科保障。分子生药学是在分子水平上研究生药的鉴定、生产和成分的一门学科,对于解决中药种质资源的真伪优劣及成分生产的问题发挥着重要作用,主要体现在以下几个方面:①解决有争议和难以鉴定的中药材的基原问题;②解决药用动植物多样性保护问题;③解决药用植物分子标记育种与新品种培育问题;④解决药用植物代谢途径基因调控及中药材品质定向调控问题;⑤利用基因工程技术及组织培养技术,高效表达和生产天然药用成分;⑥开展绿色无公害药用植物的分子生药学研究;⑦道地药材的形成机制的研究。因此,近年来,中药资源的分子生药学研究已成为中药资源研究的热点问题。
七、中药资源种质创新问题
中药资源主流来源于自然环境条件繁衍的生物种群,然而,随着生物技术的迅猛发展,许多生物技术已应用于中药新品种的创新中。
采用染色体加倍技术获取中药新品种、新资源是一个很好的途径。利用染色体加倍技术获得的多倍体药用植物一般都具有营养器官的巨大性,如根、茎、叶、花、果实增大,抗逆性增强,药效成分含量增高等特性,而这些特性正是获得优质、高产药材所具备的优良品质和性状,可以说药用植物的多倍体育种是中药资源创新的较理想的途径之一。染色体加倍后的药用植物的营养器官通常有明显的变化,“巨大性”是多倍体植株的普遍表现:高山林等 [56]在培育同源四倍体丹参的实验中,诱导获得的四倍体植株与二倍体相比,在植株的高度、叶片厚度、茎部直径和花器官等方面都表现出了巨大性。四倍体金银花“九丰一号”比二倍体增产58.7% [57],同源四倍体怀牛膝根的干重较二倍体有显著提高 [58,59]。染色体加倍后的药用植物,其有效成分含量会出现明显增加的现象:有研究表明多倍体杭白芷中含有的欧前胡素成分是二倍体的2倍 [60,61];同源四倍体的怀牛膝中含有的蜕皮激素成分是二倍体的10倍之多;同源四倍体丹参中隐丹参酮、丹参酮ⅠA、丹参酮ⅡA的含量均分别较二倍体植物高 [56]。
另外一个重要的中药资源创新技术是转基因技术。中药基原植物的转基因技术为中药创新资源的研究和利用带来了新的机遇和手段。利用基因转化手段的基因工程可以把动物、植物、微生物甚至人体中的基因转入药用植物体中来改良药用植物的抗性、性状和品质,具有很好的发展前景。安全性方面,转基因中药材也表现出很好的优势:因为转基因中药材与其他农作物食品相比,具有服用周期短,间歇性用药的特点和优势,再加上服用前需要进行一定手段的处理如煎煮、乙醇提取等,如果真要考虑转基因安全性的风险的话,应该比农作物大幅度降低。目前已有一些编码植物次生代谢的关键酶基因被克隆,人们可以采用基因工程的方法,在分子水平上改造细胞株或再生植株,对药用植物次生代谢进行调控。例如有研究将甜蛋白基因转入绞股蓝并使之表达,利用甜蛋白遮掩苦涩味 [62]。在青蒿素方面,叶和春研究员课题组已克隆出了青蒿素生物合成途径中的四个关键酶基因,并且利用农杆菌Ti和Ri质粒转基因系统介导了目的基因的转化,得到了青蒿素含量显著提高的植物材料 [63]。
八、中药资源经济学问题
中药资源不仅仅是自然资源,实际上,与中药产业(原料)直接相关的自然资源、信息资源、社会资源均属于广义中药资源的范畴,包括作为中药生产原料的自然资源及生产、贸易信息,知识和技术成果等社会资源。中药资源产品作为中药资源经济行为中的交换对象,是一类特殊的资源商品。传统上中药资源产品是指在中医药理论指导下用以防治疾病的各类药品,包括植物药产品、动物药产品和矿物药产品,其中以天然植物资源产品占大多数。随着中药资源综合利用的深度开发,中药资源产品的用途和产品形式在不断扩大和延伸,使用范围也由传统的治疗向日常保健领域拓展,含有中药成分的新产品不断涌现,现已形成了包括中药资源、饮片、中药配方颗粒剂(单味中药浓缩颗粒)、中成药、中药提取物等范围广泛的中药资源系列衍生产品。可以说,中药资源经济是研究中药资源开发、利用和保护过程中所发生的经济关系以及中医药产业经济发展的资源保障问题,包括中药资源的占有、使用和分配关系,充分合理、有效利用中药资源的政策等 [64,65]。因此,中药资源经济学是中药资源学领域的另外一个关键问题。