余文忠,王竹信,葉?;?/p>
(淳安縣林業(yè)局青溪林業(yè)中心站,浙江 杭州 311700)
隨著當前農(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,尤其在健康保健領域,藥用植物的種植質(zhì)量備受關注。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研究法的基礎上,以全面提升藥用植物使用價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??梢詾榻】当=☆I域創(chuàng)新奠定良好的基礎。
從整體大環(huán)境角度來講,我國所具備的本土藥用植物種類較多,同時地域分布較廣。不同區(qū)域的藥用植物有一定的獨特性,藥用部位較多且成分變化較大是藥用植物應用的主要特點。這些藥用植物可以直接應用于我國的臨床醫(yī)學研究以及健康保健領域。
隨著人們健康需求的不斷提升,進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際使用效率,打造了一系列育種技術,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
綜合當前藥用植物品種的實際劃分來看,主要有天然野生品種以及自然形成的農(nóng)家品種,在此基礎上進行品種選擇最為安全有效,也符合中藥材本身的特性。因此,在我國當前的中藥材植物選種過程中,依舊以常規(guī)育種為主。
有學者統(tǒng)計,目前已經(jīng)有丹參、荊芥等約250 個優(yōu)良品種通過常規(guī)選種進行培育,這其中系統(tǒng)選種、集團選種、雜交選種應用較為廣泛。
和常規(guī)育種相比,誘變育種主要是借助航天科技實現(xiàn)育種。從其實際特點來講就是通過航天育種的方式進行誘變,植物的變異幅度較大且變異頻率較高,植株損傷較輕,同時能夠有效縮短育種周期,具有較強穩(wěn)定性。有研究人員在實踐8 號衛(wèi)星的基礎上,實現(xiàn)丹參的育種分析??臻g環(huán)境改變對丹參產(chǎn)生誘變影響,將最終得出的種子SP2 代進行srap 分析,進一步篩選出高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的品種。
分子育種是建立在現(xiàn)代分子生物學技術的基礎上打造的基因工程,廣泛應用于當前的藥用植物培育和選種中[1],主要目的是加強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)桿菌介導法的基礎上,對黃苓抗蟲基因進行研究,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流程如圖2 所示。
圖2 藥用植物分子育種
當前我國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。
當前分子生物學與藥用植物育種聯(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),并且對其進行了針對性研究,這將成為藥用植物高質(zhì)量培育的主要因素。結(jié)合實際情況來看,藥用植物本身的價值有一定特殊性,大部分需要多年生長才可以具備應用價值,因此藥用植物的生長周期較長,導致當前大部分選擇和培育藥用植物新品種的重點放置在機理研究方面,缺乏對遺傳育種的研究。
結(jié)合我國當前的藥用植物培育發(fā)展體系來看,已經(jīng)有200 余種中藥材可以進行人工栽培。從中藥材生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范的相關內(nèi)容來看,優(yōu)良品種選育力度還不夠深入。綜合相關學者的調(diào)查結(jié)果顯示,當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價以及繁育體系。在生物技術方面,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行大規(guī)模推廣和宣傳,為提升我國藥用植物的價值奠定基礎。
結(jié)合我國相關文獻資料來看,當前的中藥材種類已高達12 800 余種,其中藥用植物高達11 000 余種[2],數(shù)量和種類位居世界前列。隨著我國中藥現(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用成果,這也導致原有的中藥材植物資源儲藏量逐步下降,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,資源枯竭較為嚴重,甚至達到了瀕危的程度。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)問題較為嚴峻。有學者曾經(jīng)指出,當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未來中醫(yī)藥發(fā)展的持續(xù)性。因此積極落實藥用植物種質(zhì)資源庫的建立,合理地培育以及創(chuàng)新各項資源體系,達到更高的資源數(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以及培育的源頭工作。
我國藥用植物培育體系還沒達到完全成熟的狀態(tài),因此在未來發(fā)展的過程中,需要將重點放在以下幾個方面,為提升藥用植物的產(chǎn)量以及培育效率奠定基礎。
首先,加強成分育種管理。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,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,從而實現(xiàn)增量增產(chǎn)。成分育種是當前以及未來發(fā)展過程中藥用植物育種的重點內(nèi)容。當前已經(jīng)有學者在藥用植物有效成分快速鑒定的基礎上,創(chuàng)新新品種選育工作。例如以分子遺傳學規(guī)律研究作為重點,結(jié)合多組學技術進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際特性,也可以為有效成分的培育和提升奠定基礎。
其次,將重點放在藥用植物優(yōu)良品種的評價和鑒定方面。落實藥用植物優(yōu)良品種的評價體系建設,為提升中藥材品質(zhì)奠定良好基礎?,F(xiàn)階段需要注重優(yōu)良品種評價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用價值。綜合當前的技術研發(fā)情況來看,中藥指紋圖譜技術是鑒定技術中的重要組成部分,其中涉及化學指紋圖譜、生物指紋圖譜以及代謝指紋圖譜,可以更加全面地描述當前藥用植物的品種特點以及實際使用價值。這些鑒定和評價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,我國早在2011 年便進行了分子生藥學的研發(fā),并且將該研究領域與藥用植物育種進行融合分析,認為分子標記技術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 條碼技術得到了推廣和應用,成為了當前植物鑒定和保護的主要依據(jù)。
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源頭質(zhì)量控制,為我國中藥體系以及保健體系的發(fā)展奠定基礎。中藥的藥用價值與環(huán)境、水文條件等有一定的關系。做好源頭上的控制主要是指落實好中藥植物原生態(tài)保護,加大自然資源保護力度,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,避免以次充好、以人工代替野生等情況的出現(xiàn),否則會導致市場混亂,也會嚴重影響中藥植物自身的使用價值。
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的藥理特性,能夠滿足當前人們的生產(chǎn)生活需求。打造科學的保健體系,嚴格把控上市交易,對中藥市場進行監(jiān)督和管理至關重要。在這樣的環(huán)境下,加強對藥用植物品種的鑒定以及選擇,能夠為我國中藥材研發(fā)體系的發(fā)展奠定良好基礎。除此之外,還需要在鑒定中藥材真假的基礎上,打造科學的市場管控體系。中藥材大部分是由植物的根莖葉以及果實加工而成,通過肉眼進行分辨難度較大,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,作用標靶多方位且多層次[4]。隨著當前的植物指紋圖譜技術以及分子生藥學技術的不斷發(fā)展,利用現(xiàn)代化技術實現(xiàn)中藥材鑒定已成為多方關注的重點。加強對該領域的研究能為藥用植物的培育以及產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供更加科學的輔助。
我國國土面積較廣,中藥植物的分布呈現(xiàn)多樣化特點。隨著人類活動范圍逐步加大,部分生長于野外的中藥植物資源遭到破壞,這直接影響我國中藥體系的研發(fā)效率和質(zhì)量,同時嚴重影響生態(tài)環(huán)境。因此打造植物種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫是當前遏制不恰當開采以及破壞藥用植物行為、進一步豐富種質(zhì)資源的主要策略之一。
首先,在信息資源收集的基礎上,開展藥用植物種質(zhì)資源的保護以及收集,建立全國各地不同的藥用植物種質(zhì)數(shù)據(jù)庫以及資源庫,結(jié)合相關部門選用恰當?shù)男畔⒓夹g,打造信息化的共享及分類網(wǎng)絡,明確不同藥用植物的分布、生長特點、發(fā)展現(xiàn)狀、培育條件、使用價值等內(nèi)容。
其次,在藥用植物特定育種目標的基礎上,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)勢和特點,綜合具體的效果進行針對性分析,確??梢詾樗幱弥参镄缕贩N的培育奠定良好基礎,為中醫(yī)藥領域的發(fā)展提供有效保障。例如近些年日本、韓國等國家,結(jié)合從我國引進的藥用植物進行生長差異分析,綜合不同國家的地理環(huán)境以及外界因素,擴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,不僅能夠建立現(xiàn)代化管理體系,還可以實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)資源共享以及創(chuàng)新。
藥用植物的育種隸屬于植物遺傳學,因此在單純加強藥用植物本身研究的同時,還需要與其他學科和領域相關聯(lián),打造跨學科管控體系,從而有效提升藥用植物育種工作的質(zhì)量。
可以聯(lián)動當前的植物學、分子生物學、遺傳學、航空航天技術、生物信息學、植物生理學等領域[5],打造多元化跨領域發(fā)展體系,共同為藥用植物的選種以及培育提供技術支撐以及理論支撐。各單位需要在建立協(xié)同機制的基礎上,打造系統(tǒng)化的攻關體系,確保在育種過程中通過多學科的緊密合作以及技術體系的有機融合實現(xiàn)共同發(fā)展,從而推動我國藥用植物培育和選種可持續(xù)發(fā)展。
我國藥用植物育種已經(jīng)逐步擺脫傳統(tǒng)的管控模式,借助新的技術體系以及管理理念向可持續(xù)發(fā)展方向推進??茖W有效的技術體系、系統(tǒng)化的管理模式、跨學科協(xié)同互動、數(shù)據(jù)資源共享以及源頭質(zhì)量控制能夠為藥用植物的發(fā)展奠定良好基礎,為我國保健體系以及中醫(yī)藥體系的創(chuàng)新提供有效依據(jù)。