中藥材種質(zhì)資源收集 保存與評價利用現(xiàn)狀△

王繼永，鄭司浩，曾燕，劉美娟，尚興樸，王浩

中國中藥有限公司，北京 100195

中藥材種質(zhì)資源是中藥材遺傳改良及新品種選育的物質(zhì)基礎(chǔ)，是穩(wěn)步推進道地藥材基地建設(shè)的根本保障，中藥材種質(zhì)資源的保護和高效利用可以大力推動中藥質(zhì)量提升和產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。當前中藥材種質(zhì)資源的研究多集中于單一品種或部分區(qū)域的保存與評價利用，缺乏系統(tǒng)性研究與體系建設(shè)。本研究通過綜述近年來中藥材種質(zhì)資源收集、保存與評價利用等方面的研究進展，結(jié)合國家中藥材產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系相關(guān)工作進展，闡明當前中藥材種質(zhì)資源存在的問題及發(fā)展趨勢，為今后中藥材種質(zhì)資源的收集保存與綜合利用提供參考依據(jù)。

1 種質(zhì)資源的概念

1.1 種質(zhì)資源

種質(zhì)資源是指攜帶生物遺傳信息的載體，且具有實際或潛在利用價值[1]。種質(zhì)資源泛指一切可遺傳的資源，是遺傳材料的總稱，主要分為植物、動物、微生物等類別，其中植物種質(zhì)資源數(shù)量較為豐富，包括農(nóng)作物、林業(yè)、中藥材等資源。

1.2 農(nóng)作物種質(zhì)資源

農(nóng)作物種質(zhì)資源是農(nóng)業(yè)科技原始創(chuàng)新、現(xiàn)代種業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是保障國家糧食安全、生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的關(guān)鍵性戰(zhàn)略資源，其研究與利用也是國家在農(nóng)作物育種領(lǐng)域國際核心競爭力的重要體現(xiàn)。近些年發(fā)布的《全國農(nóng)作物種質(zhì)資源保護與利用中長期發(fā)展規(guī)劃(2015—2030年)》，以及第三次全國農(nóng)作物種質(zhì)資源普查與收集行動等均表明國家對于農(nóng)作物種質(zhì)資源的重視。農(nóng)作物種質(zhì)資源的表現(xiàn)形態(tài)主要包括種子、器官、組織、細胞、染色體、基因和DNA片段信息等，材料類型主要包括野生近緣植物、育成品種、地方品種、品系、遺傳材料等。

農(nóng)作物種質(zhì)資源的收集、保存及應(yīng)用等研究體系較為完備，國家級種質(zhì)庫及研究中心發(fā)展迅速。農(nóng)作物種質(zhì)資源評價與應(yīng)用研究多集中于種質(zhì)鑒定及遺傳多樣性研究，方法上多應(yīng)用單核苷酸多態(tài)性(Single Nucleotide Polymorphisms，SNP)等新一代分子標記、多種分子標記及基因組分析技術(shù)相結(jié)合的應(yīng)用技術(shù)[2-7]。農(nóng)作物種質(zhì)資源研究涵蓋資源收集、保存保護、鑒定評價、基因挖掘、種質(zhì)創(chuàng)新及共享利用等方面[8-10]。

1.3 中藥材種質(zhì)資源

中藥材種質(zhì)資源是指具有實用或潛在實用價值的任何含有遺傳功能的材料，可用于中藥材保存與利用的一切遺傳資源[11]。中藥材種質(zhì)資源的表現(xiàn)形態(tài)主要包括活體材料(種子、種苗等繁殖材料)、離體材料(懸浮細胞、原生質(zhì)體、愈傷組織、分生組織、芽、花粉、胚、器官等)、藥材、植物標本、DNA及片段信息、基因及基因組信息等[12-14]，其中種子、種苗等活體繁殖材料是中藥材種質(zhì)資源的主要表現(xiàn)形態(tài)。中藥材種質(zhì)資源材料類型主要包括野生資源、常規(guī)栽培品種、馴化種、選育品種、地方品種、品系、特異繁殖材料等。中藥材種質(zhì)資源是中藥材新品種選育及道地藥材遺傳改良的材料來源，是提高中藥材質(zhì)量和生產(chǎn)技術(shù)水平的物質(zhì)基礎(chǔ)，是中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的源頭，是提高中藥產(chǎn)業(yè)國際地位、增強國際競爭力的重要戰(zhàn)略資源[15]。

2 中藥材種質(zhì)資源收集與保存

中藥材種類復雜多樣，目前對于中藥材種質(zhì)資源的研究多集中于單一品種或部分區(qū)域的中藥材品種，缺乏中藥材種質(zhì)資源收集、保存及評價利用的相關(guān)行業(yè)標準與技術(shù)規(guī)范，缺乏相關(guān)的理論研究體系，更缺乏相關(guān)的法規(guī)和制度建設(shè)。中藥材種質(zhì)資源的研究、保護與利用需多借鑒農(nóng)作物種質(zhì)資源管理辦法及相應(yīng)的重點行動，以收集與保存為重點，以評價與利用為核心，以創(chuàng)新和挖掘為導向，完善各項技術(shù)標準與規(guī)范，建設(shè)中藥材種質(zhì)資源理論研究與評價體系，建立信息共享平臺，加強優(yōu)異種質(zhì)資源深度挖掘，有計劃有目標地開展中藥材種質(zhì)資源保護與利用研究工作。

近些年關(guān)于中藥材種子方面的研究越來越多，相關(guān)書籍如《中國藥用植物種子原色圖鑒》《中藥材種子種苗標準研究》等的出版，以及黃璐琦、李先恩等針對常用中藥材種子種苗開展研究并發(fā)布100多項團體標準。2005年，中國中醫(yī)科學院黃璐琦研究員團隊啟動國家自然科技資源平臺項目“藥用植物種質(zhì)資源標準化整理、整合及共享試點”項目，來自全國20多個省、市、自治區(qū)50多家單位300余名科技人員參與該項目的研究。通過項目的實施，獲取了豐富的藥用植物種質(zhì)資源，搶救和繁育了大批珍稀瀕危資源。在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了藥用植物種質(zhì)資源統(tǒng)一描述的標準體系，填補了藥用植物種質(zhì)資源系統(tǒng)收集、整理和數(shù)字化表達研究的空白，建立藥用植物種質(zhì)資源共享網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，初步實現(xiàn)藥用植物種質(zhì)資源信息與實物共享。

2.1 中藥材種質(zhì)資源收集

中藥材種質(zhì)資源的收集根據(jù)表現(xiàn)形態(tài)及材料類型的不同而方法不同。中藥材具有道地性的特點，因此中藥材種質(zhì)資源的收集與中藥材資源分布密切相關(guān)。中藥材種質(zhì)資源收集方法根據(jù)表現(xiàn)形態(tài)及材料類型等進行分類，且包括初步整理與種質(zhì)資源信息收集等[16]。中藥材種質(zhì)資源收集形式以實地收集為主，可根據(jù)實際條件情況選擇委托收集或郵寄收集等形式。

2.1.1 收集原則 中藥材種質(zhì)資源收集以加強種質(zhì)資源保護、促進種質(zhì)資源合理利用為根本原則，收集數(shù)量應(yīng)當以不影響原始居群的遺傳完整性及其正常生長為標準。中藥材種質(zhì)資源每個收集點收集的數(shù)量和類型應(yīng)具有代表性。中藥材應(yīng)根據(jù)物種的特點選擇適合的表現(xiàn)形態(tài)及材料類型進行種質(zhì)資源收集。禁止大量收集列入國家重點保護野生植物名錄的野生種、瀕危稀有種和保護區(qū)、保護地等的種質(zhì)資源。針對具有特殊價值(如生態(tài)價值)的種質(zhì)資源應(yīng)根據(jù)當?shù)卦摼尤旱纳锪康葪l件綜合考慮后進行收集工作。

2.1.2 收集方法 中藥材種質(zhì)資源的收集根據(jù)表現(xiàn)形態(tài)與材料類型分類不同而收集數(shù)量、時間及要求各不相同，詳細收集數(shù)量與要求見表1。

種質(zhì)資源的收集多以地理地域分類(縣鄉(xiāng)等)為收集單位，野生種質(zhì)資源需考慮收集單位內(nèi)居群的分布與數(shù)量等。種質(zhì)資源收集的數(shù)量沒有明確的限定，與資源分布與蘊藏量相結(jié)合，同時考慮收集樣本的代表性。

2.1.3 信息收集 中藥材種質(zhì)資源收集后，需對每一份種質(zhì)資源的信息進行收集與登記。建立懸掛或張貼標識，以及詳細的資源信息表格，對收集的種質(zhì)資源進行信息收集。信息收集主要包括資源編號、藥材名稱、植物名稱、采集時間、采集地點(詳細到村，含GPS信息)、采集數(shù)量、采集人等，對采集地的氣候及土壤條件等信息進行簡單記錄，并對資源及生境進行多方位拍照。中藥材種質(zhì)資源實行統(tǒng)一的編號制度，同一收集點的不同類型種質(zhì)資源代碼不同以作區(qū)分，國家中藥材產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系遺傳改良研究室種質(zhì)資源收集與評價崗位對種質(zhì)資源的編號規(guī)則為：藥材首字母縮寫+收集省份首字母縮寫+收集時間(年月日)+資源數(shù)量編號+種質(zhì)資源類型代碼進行編號，其中省份首字母縮寫海南為HI、河北為HE、河南為HA、陜西為SN、澳門為MO、香港為HK；樣本類型代碼中活體資源為HT、臘葉標本為LY、種子樣本為ZZ、藥材樣本為YC、莖葉部位標本為JY。如甘肅收集的甘草種子樣本，可編號為GCGS20191220001ZZ。

2.2 中藥材種質(zhì)資源保存

中藥材種質(zhì)資源的保存也根據(jù)表現(xiàn)形態(tài)及材料類型的不同而條件不同。中藥材種質(zhì)資源的保存策略主要分為就地保護(In Situ)、異地保存(Ex Situ)及信息庫建設(shè)3種形式。

2.2.1 就地保護 就地保護是指不改變中藥材原有的生態(tài)環(huán)境，建立自然保護地，對中藥材種質(zhì)資源進行原地保存[17-18]，也叫原生境保存。就地保護的主要形式為建立自然保護區(qū)、森林公園、風景區(qū)、濕地公園等[19]。中藥材自然保護區(qū)有利于長期保存珍稀、瀕危、特色的中藥材野生種質(zhì)資源，且適宜保存生長多年才結(jié)種子、種子壽命較短的種質(zhì)資源[20]。每個自然保護區(qū)分為核心區(qū)、緩沖區(qū)和實驗區(qū)，以便開展相應(yīng)的研究活動。據(jù)《中國生態(tài)環(huán)境狀況公報(2018 年)》統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，中國已建設(shè)不同類型自然保護區(qū)2750個[21]，主要的中藥材自然保護區(qū)包括長白山、大興安嶺、峨眉山、西藏、神農(nóng)架等自然保護區(qū)。然而就地保護受到人力、物力等因素的限制，只能保存相對有限的物種，而且由于缺少人為干預，其保存的物種仍面臨滅絕的風險[22]。

表1 中藥材種質(zhì)資源收集數(shù)量及要求

2.2.2 異地保存 異地保存是指將中藥材種質(zhì)資源遷移至自然生長環(huán)境之外進行保存與保護[19，23]。異地保存的主要形式分為種質(zhì)資源圃、藥用植物園、種子低溫保存庫、離體庫(包括試管苗保存等)、藥材庫、植物標本、DNA庫等[24]。

中藥材種質(zhì)資源圃及藥用植物園是保存種苗等無性繁殖材料的主要保存形式。種質(zhì)資源圃多為研究單位或公司建設(shè)單品種或多類型物種的活體資源保存形式[25-26]，是進行單品種研究或滿足公司業(yè)務(wù)發(fā)展需求的重要實驗材料。藥用植物園綜合考慮種質(zhì)資源保存以及觀賞等需求，多以地區(qū)重點品種為主，按照科屬或習性等進行多品種劃分與建設(shè)。種質(zhì)資源圃及藥用植物園應(yīng)建設(shè)應(yīng)重點考慮經(jīng)緯度及積溫等生態(tài)氣候因子數(shù)據(jù)，同時應(yīng)定期對種質(zhì)資源圃及藥用植物園內(nèi)種質(zhì)資源進行無性繁殖擴繁或補充收集，以保證種質(zhì)資源的數(shù)量與特征特性。

中藥材種質(zhì)資源低溫保存庫主要保存種子類資源。根據(jù)保存期限及貯藏環(huán)境分為超長期庫、長期庫、中期庫、短期庫、普通種子庫等，詳細條件要求見表2。中藥材種子資源按要求收集后，入庫前對種子樣本的凈度及發(fā)芽率等進行測定，并按需求存入相應(yīng)的保存庫內(nèi)。

表2 中藥材種質(zhì)資源低溫保存庫類型

國家級植物低溫種子庫建設(shè)較為完善。自美國國家種子貯藏實驗室率先建立世界上第一座國家級現(xiàn)代化低溫種子庫以來，英國的千年種子庫、挪威斯瓦爾巴全球種子庫相繼建立[27]。我國1986年建成的國家種質(zhì)庫，以及2002年建成“國家農(nóng)作物種質(zhì)保存中心”，也是屬于低溫種子保存庫[28]。中藥材低溫種子庫建設(shè)大多借鑒植物及農(nóng)作物保存庫的建設(shè)，但中藥材具有道地性強、栽培種類及品系繁多、資源分散等特點，因此其種子庫建設(shè)任務(wù)及難度更大，專業(yè)性更強[29-30]。同時，在種質(zhì)資源保存過程中，對中藥材種質(zhì)資源安全保存期、生活力喪失、遺傳變化等問題也需要針對性的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究，相關(guān)標準制定工作也需配套建設(shè)[31-32]。

中藥材離體種質(zhì)資源的保存主要包括組織培養(yǎng)保存法(試管苗保存法)以及超低溫保存法。組織培養(yǎng)保存法是指對離體材料每隔一段時間(常規(guī)時間為1～2個月)進行繼代培養(yǎng)以保存種質(zhì)資源，但組織培養(yǎng)保存法存在遺傳材料變異的風險[14]。超低溫保存法是指在-150～-190 ℃的低溫下保存種質(zhì)資源。目前植物種質(zhì)超低溫保存技術(shù)成功冷凍保存的離體材料包括有種子、原生質(zhì)體、芽、花粉、莖段、莖尖(根尖)分生組織、懸浮細胞、愈傷組織、體細胞胚、合子胚、花粉胚等[33]。超低溫保存法應(yīng)用于中藥材種質(zhì)資源保存還相對較少，關(guān)于預處理、冷凍及解凍相關(guān)的條件還需要不斷研究與摸索。

中藥材藥材種質(zhì)資源可作為提取樣本DNA的原材料，也可用于后期種質(zhì)資源的品質(zhì)評價。藥材資源樣本一般常溫干燥保存，部分含糖類較高的藥材種類需進行低溫保存，防止生蟲或霉變。中藥材種質(zhì)資源標本庫按照植物的科屬進行分類保存，并定期檢查標本情況，防止害蟲、菌類及鼠類等的侵害，做好防潮、防蟲、殺菌等防護措施。中藥材種質(zhì)資源DNA庫主要冷凍保存中藥材DNA樣本，可分為短期和長期2種保存形式，短期保存溫度為-20 ℃，可保存2～3年，長期保存溫度為-80 ℃以下，可長期保存。

2.2.3 種質(zhì)資源信息庫 中藥材種質(zhì)資源信息庫對于中藥產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展與利用具有重要意義。植物及農(nóng)作物等種質(zhì)資源信息管理系統(tǒng)在國內(nèi)外各個國家已建設(shè)較為完備[34-35]，國內(nèi)一些單一品種、區(qū)域性及綜合性的種質(zhì)資源信息系統(tǒng)也相繼建立與完善[36]。劉偉等[37]對中藥種質(zhì)資源信息系統(tǒng)的設(shè)計與技術(shù)方案進行構(gòu)建，涵蓋種質(zhì)資源信息庫、文獻庫、基因庫3個數(shù)據(jù)庫，13個功能模塊，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理及分析統(tǒng)計等功能。當前中藥材種質(zhì)資源信息庫建設(shè)重在前期數(shù)據(jù)的收集，包括種質(zhì)資源收集時樣本信息、基因及基因組等數(shù)據(jù)信息以及相關(guān)的圖片等類型信息，同時涉及數(shù)據(jù)標準化及相關(guān)的描述規(guī)范與標準。

黃璐琦等[38]借鑒農(nóng)作物成功的經(jīng)驗，提出藥用植物核心種質(zhì)庫構(gòu)建的理論依據(jù)及研究方法，為加強和實現(xiàn)種質(zhì)資源的有效管理及開發(fā)利用提供十分便利的條件和途徑。

2.3 中藥材種質(zhì)資源保存機構(gòu)

中藥材種質(zhì)資源保存機構(gòu)主要是指藥用植物園、低溫保存庫等比較系統(tǒng)、常見的異地保存機構(gòu)。

2.3.1 藥用植物園 據(jù)統(tǒng)計，我國已建設(shè)13個國家級專業(yè)藥用植物園，約35家綜合性植物園內(nèi)設(shè)有藥用植物園，其中高校及研究單位所屬的藥用植物園約20所，部分醫(yī)藥企業(yè)及高校已建設(shè)或計劃建設(shè)一批藥用植物園或特色草藥園[39-40]。代表性的藥用植物園有北京藥用植物園、西雙版納南藥園、廣西藥用植物園、重慶藥用植物園、海南興隆南藥園、貴陽藥用植物園等。藥用植物園現(xiàn)幾乎分布于全國各省及自治區(qū)，已引種保存本土藥用植物7000余種，約占全國藥用植物資源的63%，其中珍稀瀕危物種約200多種[41]，逐步構(gòu)建藥用植物種質(zhì)遷地保護技術(shù)體系，建立覆蓋熱帶、亞熱帶及溫帶的全國乃至世界規(guī)模最大、體系最完整的藥用植物種質(zhì)遷地保護平臺[42]。

2.3.2 中藥材種質(zhì)資源低溫保存庫 1993年，我國第一座藥用植物種質(zhì)庫由浙江省中藥研究所建成完成，種質(zhì)庫庫體凈面積200 m2，可貯藏5萬份種質(zhì)。2004年，廣州中醫(yī)藥大學建立華南藥用植物種質(zhì)資源庫，冷藏庫可保存800種華南珍稀、瀕危和道地藥用植物種質(zhì)資源。2006年，中國醫(yī)學科學院藥用植物研究所建設(shè)并運行國家藥用植物種質(zhì)資源庫，設(shè)置1個長期庫(保存年限45～50年)、2個中期庫(保存年限25～30年)，可保存10萬份藥用植物種質(zhì)資源，截至2016年底已入庫登記193個科1017個屬共計2萬余份材料，收集種質(zhì)資源12 112份[12]。2014年，國家基本藥物所需中藥材種質(zhì)資源庫(國家南藥基因資源庫)在海南依托中國醫(yī)學科學院藥用植物研究所海南分所建成并投入使用，是我國唯一國家級頑拗型藥用植物專業(yè)種質(zhì)庫，具有液氮罐、超低溫保存室等可保存20萬份頑拗型藥用植物種子、植物離體材料、DNA 材料的先進設(shè)施。2017年12月，國家中藥種質(zhì)資源庫(四川)建設(shè)完成，主要保存第四次全國中藥資源普查及西南地區(qū)道地藥材種質(zhì)資源樣本，形成由長期庫、中期庫、短期庫、種質(zhì)圃、離體庫及DNA庫有機融合的多維種質(zhì)資源保存體系，庫容可收集20萬份中藥種質(zhì)資源，保存期限50年，是目前國內(nèi)規(guī)模最大的中藥種質(zhì)資源保存中心。江蘇泰州正在建設(shè)國家中藥材種質(zhì)資源庫，負責重點收集長江中下游地區(qū)的重要中藥材種質(zhì)資源以及泰州市的特色中藥品種。

3 中藥材種質(zhì)資源評價

3.1 中藥材種質(zhì)資源鑒定

中藥材種質(zhì)資源鑒定是資源評價和利用的前提。中藥材種質(zhì)資源鑒定方法與藥用植物、中藥材及飲片等的鑒別方法相同，包括傳統(tǒng)的性狀鑒別、顯微鑒別、薄層鑒別、理化鑒別，以及現(xiàn)代分子生物學技術(shù)，如蛋白質(zhì)電泳以及各種分子標記技術(shù)[43]。中藥資源是獨具特色的植物資源，中藥性狀鑒別是體現(xiàn)中藥的整體質(zhì)量控制指標之一[44]。中藥顯微鑒別，特別是隨著現(xiàn)代顯微技術(shù)的發(fā)展，其在中藥定性、定量及定位等方面均有突出的作用[45]。中藥薄層鑒別以及理化鑒別均是利用中藥化學成分差異及其性質(zhì)進行鑒別[46-47]，是中藥特色鑒別方法。隨著分子生物學技術(shù)的發(fā)展，目前中藥材物種間的鑒別基本可以實現(xiàn)，但同一物種不同地域或來源的種內(nèi)鑒別仍是技術(shù)難點與研究熱點。

3.2 中藥材種質(zhì)資源評價體系

當前中藥材種質(zhì)資源評價體系研究仍處于初級階段。農(nóng)作物種質(zhì)資源評價指標相對較少，其指標信息規(guī)范處理[48]、數(shù)據(jù)標準制定及評價體系等基本完善[49-50]。中藥材種質(zhì)資源評價指標類型復雜多樣，主要包括表型性狀(包含農(nóng)藝性狀等)、藥材性狀、遺傳特性及環(huán)境因素等部分，見表3。

通過對中藥材種質(zhì)資源的表型性狀、藥材性狀、遺傳特性及環(huán)境因素等數(shù)據(jù)進行匯總，同時進行數(shù)據(jù)標準化與結(jié)構(gòu)化，建立系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析模型與評價模式，綜合分析各指標數(shù)據(jù)的差異性與相關(guān)性，建立系統(tǒng)科學的中藥材種質(zhì)資源評價體系。

4 中藥材種質(zhì)資源利用

中藥材種質(zhì)資源利用是資源收集與保存工作的延續(xù)與導向。中藥材種質(zhì)資源的利用主要表現(xiàn)在中藥材新品種選育與種質(zhì)創(chuàng)新、中藥材道地性研究以及系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系研究等方面。

4.1 中藥材種質(zhì)資源與新品種選育

育種材料的選擇是對原始繁殖材料所具有的目標性狀特征個體或群體的選擇，是對其表型性狀、藥材性狀、遺傳差異以及生長環(huán)境等各方面進行綜合評價。育種工作是通過定向選擇、基因重組、基因突變等實現(xiàn)植物某個或多個性狀的改變，可見種質(zhì)資源在育種工作中至關(guān)重要。

原始育種材料決定育種的效果，種質(zhì)資源收集與評價工作決定我們對育種材料的精準選擇與運用。中藥材種質(zhì)資源是中藥材新品種選育的原始材料，蘊含著豐富的基因資源。藥用植物育種工作起步較晚，育種技術(shù)相對落后，而且在種質(zhì)資源收集預評價方面不夠重視。從近些年藥用植物育種成果來看，種質(zhì)資源開發(fā)與利用對中藥材新品種選育起著關(guān)鍵性作用。中寧枸杞是第一個獲得國家科技獎的中藥材新品種，后續(xù)的吉林人參、五味子、重慶山銀花等新品種均取得較好的成績，包括金銀花申請的林業(yè)新品種等。浙江省中藥材協(xié)會何伯偉等[51]通過觀察篩選生育期長、抗干腐病、抗灰霉病較高、越夏種子貝母爛貝率低的植株，系統(tǒng)選育得到“浙貝2號”優(yōu)良新品種；中國中醫(yī)科學院藥用植物研究所魏建和課題組[52]將在栽培群體中發(fā)現(xiàn)的雄性不育桔梗自交純化，并與具有側(cè)根少、抗立枯病特性的桔梗單株進行雜交，得到具有優(yōu)良特性的“中梗1號”，是我國首個桔梗雜交系列新品種；新疆農(nóng)科院王兆木等[53]通過對比評價國內(nèi)外紅花種質(zhì)資源的特性，采用新疆無刺、紅花、含油率較低 (11%～27%)的品種與國外引入的有刺、黃花、含油率較高 (35%～45%)品種雜交，得到含油率不同且穩(wěn)定的紅花新品種“新紅花1號”“新紅花2號”“新紅花3號”。這些優(yōu)良品種的選育，皆取決于豐富的種質(zhì)資源。因此，加快中藥材種質(zhì)資源收集與評價利用工作，是保障育種工作順利開展，育種成果豐富多彩的先決條件。

4.2 中藥材道地性研究

道地藥材是指經(jīng)過人們長期醫(yī)療實踐證明是質(zhì)量最好、療效最顯著的中藥材，具有地域性強、生態(tài)條件特殊、種質(zhì)優(yōu)良、療效顯著以及獨特的栽培方法等特點[54]。中藥材種質(zhì)資源的收集與保存，是中藥材道地性研究的物質(zhì)基礎(chǔ)。中藥材種質(zhì)資源的評價分析為闡明中藥材道地性的形成機制提供數(shù)據(jù)依據(jù)。通過深入挖掘中藥材種質(zhì)資源的生物學內(nèi)在機制，并結(jié)合藥效學、藥理學等的臨床療效實踐基礎(chǔ)，對中藥材道地性的理論成因進行科學而合理的闡釋。

4.3 中藥材種質(zhì)資源遺傳多樣性研究

中藥材種質(zhì)資源遺傳多樣性研究為種質(zhì)鑒定提供重要參考，為新品種選育提供豐富的遺傳材料分類?；诂F(xiàn)代分子生物學技術(shù)，如隨機擴增多態(tài)性DNA標記(Random Amplified Polymorphic DNA，RAPD)、擴增片段長度多態(tài)性(Amplified Fragment Length Polymorphism，AFLP)、簡單重復序列標記(Simple Sequence Repeat，SSR)、簡單重復序列區(qū)間(Inter-Simple Sequence Repeat，ISSR)、目標起始密碼子多態(tài)性(Start Codon Targeted polymorphism，SCoT)標記等的種質(zhì)資源遺傳多樣性研究越來越受到重視[55-59]。中藥材種質(zhì)資源的收集與保存，為研究中藥材種質(zhì)資源遺傳多樣性的研究提供良好的基礎(chǔ)條件。同時，種質(zhì)資源遺傳多樣性的研究對于分析藥用植物親緣關(guān)系，尋找可替代的中藥材物種等均具有重要的理論意義。

5 國家中藥材產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系相關(guān)工作進展

國家中藥材產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系為農(nóng)業(yè)農(nóng)村部現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系“十三五”期間新增的4個傳統(tǒng)特色類體系之一，標志著中藥材首次進入現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系。本體系包括25位崗位科學家和27個綜合試驗站站長，首席科學家為黃璐琦院士。遺傳改良研究室是國家中藥材產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系6個功能研究室之一，主要從事中藥材遺傳改良技術(shù)研究與優(yōu)良新品種選育工作，下設(shè)種質(zhì)資源收集與評價、育種技術(shù)與方法、藥食同源品種定向選育、根及根莖類藥材、果實與種子類藥材、全草類藥材、花類藥材、種子種苗擴繁與生產(chǎn)技術(shù)8個崗位。其中“種質(zhì)資源收集與評價”崗位的主要職責是：制定中藥材種質(zhì)資源收集、保存和評價標準，培養(yǎng)人才隊伍，建設(shè)種質(zhì)資源標準樣品和遺傳信息庫；同時，按照中藥材生理生態(tài)學特性，分區(qū)域建設(shè)種質(zhì)資源活體保存圃或者種質(zhì)基因庫網(wǎng)絡(luò)，通過系統(tǒng)評價種質(zhì)資源的遺傳和經(jīng)濟價值，為中藥材品種選育和防止品種滅絕提供源源不斷的資源支持，為中藥資源源頭創(chuàng)新提供物質(zhì)保障。

5.1 種質(zhì)資源收集與評價工作

國家中藥材產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系種質(zhì)資源收集與評價崗位依托體系內(nèi)覆蓋全國23個省份中藥材主產(chǎn)區(qū)的27個綜合試驗站以及多位崗位科學家，對全國范圍內(nèi)的重點道地中藥材進行種質(zhì)資源收集。近年來已累計收集中藥材種質(zhì)資源430余份，具體包括432份8575株活體資源，185份78 161 g種子樣本，83份78.26 kg藥材樣本，177種3081份莖葉樣本，8種60份植物標本。遺傳改良功能研究室在河北承德建立華北區(qū)資源圃，在云南昆明建立西南區(qū)資源圃，用于保存活體種質(zhì)資源；與深圳國家基因庫、中國醫(yī)學科學院藥用植物研究所建立戰(zhàn)略合作協(xié)議，用于保存中藥材種子資源樣本；協(xié)助體系開發(fā)中藥種質(zhì)資源信息庫，對中藥材種質(zhì)資源進行信息化管理。

遺傳改良功能研究室對甘草、黃芩、金蕎麥、黃芪等重點品種開展種質(zhì)資源評價研究，首次合作完成黃芩、金蕎麥全基因組測序工作，并對甘草、黃芩、金蕎麥等各主產(chǎn)區(qū)樣本進行重測序與全基因組性狀關(guān)聯(lián)分析，挖掘開發(fā)可快速鑒定產(chǎn)地的SSR或SNP技術(shù)。

5.2 中藥材新品種保護工作

1999年我國加入國際植物新品種保護聯(lián)盟，開始受理國內(nèi)外植物新品種保護工作。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部和國家林業(yè)局分別管理農(nóng)業(yè)植物和林業(yè)植物新品種保護工作。農(nóng)業(yè)部共頒布了11批包括193個種屬植物保護名錄，其中26種為藥用植物，且大多種屬為藥食兩用或花類藥材植物。2017—2019年藥用植物品種保護授權(quán)量僅為6個，包括人參3個、三七3個，不足總授權(quán)量的0.2%，遠遠落后于農(nóng)作物。

我國藥用植物品種特異性、一致性和穩(wěn)定性(DUS)測試指南研制工作較為落后，2019年國家中藥材產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系組織體系內(nèi)專家成員開展藥用植物DUS測試指南的研制工作，填補我國藥用植物測試指南的空缺。目前甘草植物DUS測試指南已完成初稿，黃芩、金蕎麥、半夏測試指南在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部完成立項，見表4。貝母、黃精、地黃、當歸等藥用植物也在有序開展。

表4 遺傳改良研究室崗位科學家承擔測試指南研制目錄

5.3 中藥材新品種選育與推廣工作

我國中藥材新品種選育工作相對落后，近300種栽培中藥材中，絕大部分生產(chǎn)上使用的仍是自繁自用的種子、種苗[40]。在植物長期栽培過程中，許多種子種苗的種性退化，導致中藥材產(chǎn)量和質(zhì)量嚴重下降[60]。中藥材新品種選育方法多采用傳統(tǒng)的育種方法，包括利用自然變異型、雜交和后續(xù)選擇產(chǎn)生新的變異型、輪回選擇、單倍體育種等方法。隨著基因工程技術(shù)的發(fā)展，分子輔助標記育種利用與目標性狀緊密連鎖的 DNA 分子標記對目標性狀進行間接選擇，以在早代就能夠?qū)δ繕嘶虻霓D(zhuǎn)移進行準確、穩(wěn)定的選擇，獲得目標基因型純合、遺傳背景一致、綜合農(nóng)藝性狀優(yōu)良的品系，這一技術(shù)在園藝作物上應(yīng)用廣泛，藥用植物才剛剛起步。

近年來，在國家大力支持下中藥材品種選育工作取得較大的突破。據(jù)不完全統(tǒng)計，已有北柴胡、貝母、丹參、紫蘇、桔梗等藥材優(yōu)良品種近280個。其中，通過國家中醫(yī)藥管理局組織建設(shè)的“28個國家中藥材種子種苗繁育基地建設(shè)”項目支持，審定或登記中藥材新品種19個，育有新品種的中藥材中既有甘草、柴胡、桔梗等常用中藥材，也有人參、三七、石斛等貴細中藥材。

自2017年國家中藥材產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系成立以來，遺傳改良研究室8位崗位科學家致力于中藥材新品種選育工作，并取得了優(yōu)異的成績。體系2017—2019年已審定或登記“懷菊3號”“皖蔞19號”“皖蔞20號”“密銀花1號”“豫菊花1號”等11個新品種，見表5。甘草、黃芩、金蕎麥等品種已純化出新品系，2020年開展區(qū)域試驗。

表5 2017—2019年遺傳改良研究室認定的植物新品種

由于中藥材種植長期以來沒有納入大農(nóng)業(yè)體系，也沒有借鑒現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)提高其生產(chǎn)管理水平，仍然延續(xù)傳統(tǒng)的粗放經(jīng)營模式，種植管理水平低下，種子種苗由群眾自繁、自留、自引及相互串換，造成混雜、退化、抗病性差等表現(xiàn)十分嚴重，因此中藥材優(yōu)質(zhì)品種推廣利用尤為重要。國家中藥材產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系遺傳改良研究室8位崗位科學家將已有的藥材新品種進行推廣。“國甘1號”是中國中藥有限公司經(jīng)過幾代人不懈努力的集體成果。一代代科研人利用集團選育方法培育的甘草新品種“國甘1號”，具有產(chǎn)量高、抗性強、種子結(jié)實率高等優(yōu)良特性，目前已在甘肅、內(nèi)蒙古等地累計推廣超過660 000 m2；柴胡新品種“中柴2號”繁育和推廣基地，實現(xiàn)良種規(guī)?；a(chǎn)和推廣，同時與山西、四川、黑龍江等地的4家中藥材種植企業(yè)達成繁育和推廣協(xié)議，累計推廣面積超過6 600 000 m2，有效地解決北柴胡生產(chǎn)上存在的種源混亂、整齊度差、產(chǎn)量低、品質(zhì)不穩(wěn)定等問題；浙貝母新品種“浙貝3號”推廣面積超過5 280 000 m2，浙麥冬新品種“浙麥冬1號”推廣面積超過990 000 m2。

6 存在的問題與發(fā)展趨勢

6.1 存在的問題

中藥材種質(zhì)資源收集、保存與評價利用相關(guān)工作起步較晚，發(fā)展較慢，還未完全融入到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)工作中，目前還存在不少問題需要解決。1)中藥種質(zhì)資源收集與保存工作缺乏整體布局，基礎(chǔ)研究薄弱：中藥材種質(zhì)資源收集與保存工作具有地域性特點，已開展的工作較為分散，缺乏專業(yè)的中藥材種質(zhì)資源庫(圃)，保存容量不足、覆蓋面不廣，缺乏整體規(guī)劃與合理布局，同時由于相關(guān)工作起步晚，保存技術(shù)和設(shè)備等較為落后，野生資源原生境保護與監(jiān)測設(shè)施等亟待加強；2)特有種質(zhì)資源消失風險加?。弘S著城鎮(zhèn)化、現(xiàn)代化、工業(yè)化進程加速，氣候變化、環(huán)境污染、外來物種入侵等因素影響，致使我國中藥材種質(zhì)資源本底不清、地方品種和野生種等特有種質(zhì)資源喪失嚴重，甚至消失(如野生三七)。國務(wù)院發(fā)布《野生藥材資源保護管理條例》(1987年)，只有42種中藥材被收入，覆蓋面相對較窄，實際瀕危、漸危的野生中藥材資源數(shù)量遠超出此范圍；3)優(yōu)異中藥材種質(zhì)資源和基因資源發(fā)掘利用工作滯后：由于缺乏專業(yè)的表型精準鑒定和規(guī)?；虬l(fā)掘平臺，且藥用植物本草基因組學發(fā)展較晚，針對優(yōu)良種質(zhì)的基因挖掘與表型鑒定工作研究基礎(chǔ)薄弱，難以滿足品種選育對優(yōu)異新種質(zhì)和新基因的需求，資源優(yōu)勢尚未轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟優(yōu)勢，資源被挖掘利用工作還處于起步階段。

6.2 發(fā)展趨勢

2020年2月11日，《國務(wù)院辦公廳關(guān)于加強農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源保護與利用的意見》(簡稱《意見》)正式印發(fā)，此次《意見》是中華人民共和國成立以來首個專門聚焦農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源保護與利用的重要文件，將為種業(yè)創(chuàng)新?lián)纹稹氨Ｗo傘”。《意見》就加強農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源保護與利用確立了“四大核心任務(wù)”。一是通過開展系統(tǒng)收集保護，實現(xiàn)應(yīng)保盡保。二是通過搭建種質(zhì)資源鑒定評價與基因發(fā)掘平臺、建立鑒定評價體系，強化鑒定評價。三是通過創(chuàng)新保護機制、確定保護單位、開展農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源登記、建設(shè)全國統(tǒng)一的農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源大數(shù)據(jù)平臺，健全保護體系。四是通過實施優(yōu)異種質(zhì)資源創(chuàng)制與應(yīng)用行動、建立國家農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源共享利用交易平臺等，推進多元化開發(fā)利用。

中藥材種質(zhì)資源作為特殊的“農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源”，也是中醫(yī)藥事業(yè)傳承發(fā)展不可或缺的重要資源之一，屬于《意見》中所覆蓋的“種質(zhì)資源”?？萍疾?、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、國家中醫(yī)藥管理局等主管部門需要在政策制定上更加重視，并需要在國家重點研發(fā)計劃、現(xiàn)代種業(yè)提升工程等專項中加大對中藥材種質(zhì)資源保護工作的支持力度，將中藥材種質(zhì)資源研究、保護和開發(fā)利用工作納入國家科技創(chuàng)新體系和現(xiàn)代種業(yè)創(chuàng)新體系。另外，國家農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、國家中醫(yī)藥管理局等政府部門聯(lián)合制定的《中藥材種子管理辦法》也有望于近期頒布，中藥材種質(zhì)資源保護將成為辦法的重要組成部分。

近年來，國務(wù)院先后出臺一系列支持現(xiàn)代種業(yè)發(fā)展的政策文件，從法規(guī)、政策和科研各方面對中藥材種質(zhì)資源收集、保存、評價和利用等方面進行全方位的推動。

6.3 發(fā)展建議

為進一步加強中藥材種質(zhì)資源的保護和利用工作，建議加強以下四方面的工作。1)加強中藥材種質(zhì)資源的收集保存：借助第四次全國中藥資源普查的契機，全面普查、系統(tǒng)收集我國中藥材種質(zhì)資源，重點引進作物起源中心和多樣性中心的優(yōu)異種質(zhì)資源。對新收集的資源進行編目、入庫(圃)保存，對特異資源和重要無性繁殖作物種質(zhì)資源通過試管苗、超低溫、DNA等方式進行復份保存；2)強化中藥材種質(zhì)資源的深度發(fā)掘：建立高效完善的種質(zhì)資源鑒定評價、基因發(fā)掘與種質(zhì)創(chuàng)新技術(shù)體系，規(guī)模化發(fā)掘控制藥用植物次生代謝、產(chǎn)量、抗逆等性狀的基因及其有利等位基因，并進行功能驗證，創(chuàng)制優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、廣適、適合機械化等目標性狀突出和有育種價值的新種質(zhì)；3)深化中藥材種質(zhì)資源的基礎(chǔ)研究：開展藥用植物起源與種質(zhì)資源多樣性研究，闡明野生種、地方品種和育成品種的演化關(guān)系，以及地方品種和骨干親本形成的遺傳基礎(chǔ)；4)加強中藥材種質(zhì)資源保護與管理：選擇大宗常用道地藥材品種，特別是瀕危野生中藥品種[61]在其原產(chǎn)地建立道地藥材的原種場，實施道地藥材的種源保護。分區(qū)域建立中藥材種質(zhì)資源活體保存圃，建立國家中藥材種質(zhì)資源庫和種子標準樣品庫，并建立相應(yīng)的種質(zhì)資源信息數(shù)據(jù)庫，為種質(zhì)資源管理提供支撐。

中藥材種質(zhì)資源是中藥材品種選育的物質(zhì)基礎(chǔ)，是中藥材產(chǎn)業(yè)源頭的源頭，是我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系中中藥材生產(chǎn)體系建設(shè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。中藥材種質(zhì)資源與大農(nóng)業(yè)品種的種質(zhì)資源的特點和來源不同，中藥材種類眾多，大部分中藥材種質(zhì)來源于野生藥材資源，遺傳背景復雜，遺傳特點各異，部分中藥材資源瀕臨滅絕，所以中藥材種質(zhì)資源的收集、保存和評價顯得尤為重要?；谥兴幉奈锓N層面的真?zhèn)舞b別和種以下不同品種的優(yōu)劣評價都需要核心種質(zhì)資源作為參照。通過種質(zhì)資源的收集、保存和評價可以進一步保存、挖掘、改良中藥材的遺傳基因，為后期選育具備良好推廣性能和產(chǎn)業(yè)化特質(zhì)的優(yōu)良品種提供信息和材料支持，把民族種業(yè)繼承好、發(fā)展好、利用好，做強做大民族種業(yè)，從源頭上保障中醫(yī)藥的療效，保障人民的用藥安全。