藥用植物保育學(xué)研究進(jìn)展與展望△

梁瑩，秦雙雙，韋坤華，湯丹峰，喬柱，郭曉云，韋范，朱艷霞，繆劍華

廣西壯族自治區(qū)藥用植物園 廣西藥用資源保護(hù)與遺傳改良重點實驗室/廣西壯族自治區(qū)中藥資源智慧創(chuàng)制工程研究中心，廣西 南寧 530023

藥用植物保育學(xué)是一門以保護(hù)生物學(xué)為基礎(chǔ)，研究藥用植物物種保存和環(huán)境脅迫條件下藥效物質(zhì)變化的機(jī)制，探索生物多樣性保護(hù)與藥效形成的原理和方法，制定保育策略，實現(xiàn)資源可持續(xù)利用的學(xué)科[1]。相比于傳統(tǒng)的植物保育學(xué)，藥用植物保育學(xué)在物種遺傳多樣性保護(hù)的基礎(chǔ)上增加了藥效的形成與保護(hù)工作，以期實現(xiàn)物種與藥效維持的“雙保護(hù)”，并從遺傳、生態(tài)、馴化技術(shù)等方面開展藥用植物的保育理論研究與實踐，在理論、技術(shù)、平臺等方面實現(xiàn)突破，形成特色鮮明的藥用植物保育理論體系，進(jìn)而解決藥用植物保育中藥效保護(hù)和利用的問題[2]。近年來，陸續(xù)開展了白及[3]、蘿芙木[4]、密花豆[5]、金花茶[6]等藥用植物的保育研究。本文簡要闡述了藥用植物保育學(xué)學(xué)科建設(shè)歷程和藥用植物發(fā)源中心，總結(jié)了在藥用植物遺傳保育、生態(tài)保育、馴化保育、繁育和復(fù)育等方面的研究工作，并對未來藥用植物保育學(xué)學(xué)科發(fā)展方向提出幾點展望。

1 藥用植物保育學(xué)學(xué)科建設(shè)歷程

隨著人類經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，人們逐漸開始重視人類經(jīng)濟(jì)活動對環(huán)境的破壞及其所導(dǎo)致的野生物種生存危機(jī)，保護(hù)生物學(xué)作為一門危機(jī)學(xué)科應(yīng)運而生。在過去幾十年間，保護(hù)生物學(xué)的發(fā)展理念已經(jīng)發(fā)生了根本性的改變，主要表現(xiàn)為從20世紀(jì)60年代前的“保護(hù)自然本身”到20 世紀(jì)70—80 年代的“防止人類破壞自然”，再到90 年代的“人類利用大自然”，以及現(xiàn)在的“人與自然共存”理念[7]。植物保育的思想也在保護(hù)生物學(xué)的發(fā)展過程中逐漸形成，并創(chuàng)建了植物保育學(xué)這一專門學(xué)科來指導(dǎo)植物的生物多樣性保護(hù)，將之用于藥用植物的保育中。植物保育學(xué)的保護(hù)對象是植物，但在具體的藥用植物保育實踐過程中不能有效地解決藥效的維持問題。為解決植物保育學(xué)在藥用植物保育中的局限性問題，廣西藥用植物園提出一門新的學(xué)科——藥用植物保育學(xué)，指導(dǎo)藥用植物的保育實踐。

藥用植物保育學(xué)學(xué)科籌建于2002 年。該學(xué)科是在總結(jié)廣西藥用植物園多年來開展的大量藥用植物引種、馴化與保護(hù)實踐經(jīng)驗和技術(shù)研究的基礎(chǔ)上逐漸形成。2009 年和2012 年先后被批準(zhǔn)為第3 批廣西醫(yī)療衛(wèi)生重點（建設(shè)）學(xué)科、第4 批廣西醫(yī)療衛(wèi)生重點（建設(shè)）學(xué)科；2013 年被國家中醫(yī)藥管理局確立為中醫(yī)藥重點學(xué)科；2017年《藥用植物保育學(xué)》專著出版；2020年英文專著《Conservation of Medicinal Plants》出版，同時《藥用植物保育學(xué)》入選中華人民共和國國家衛(wèi)生健康委員會“十三五”規(guī)劃教材，并于2021 年正式出版發(fā)行，這標(biāo)志著藥用植物保育學(xué)學(xué)科進(jìn)入新的發(fā)展期。藥用植物保育學(xué)也將更加廣泛地指導(dǎo)藥用植物保護(hù)和利用研究。

2 藥用植物保育研究現(xiàn)狀

藥用植物保育一方面是對藥用植物物種本身的保護(hù)，另一方面是對藥效這一藥用植物核心價值的有效維持。藥用植物保育學(xué)的研究內(nèi)容包含保育理論、保育技術(shù)和保育策略等方面。其中，藥用植物保育理論在植物保育學(xué)的基礎(chǔ)上增加了藥用植物發(fā)源中心學(xué)說和藥用植物藥效形成機(jī)制等內(nèi)容，從遺傳、生態(tài)、馴化、藥用植物經(jīng)濟(jì)規(guī)律等方面拓展了藥用植物保育理論，形成了遺傳保育、生態(tài)保育、馴化保育原理，各原理相對獨立又相互關(guān)聯(lián)。在藥用植物保育過程中，遺傳因素是藥用植物藥效形成的基礎(chǔ)，適宜的生態(tài)因子是藥用植物藥效維持的必備條件，馴化則是將藥用植物種質(zhì)與藥效形成的關(guān)鍵因子有機(jī)結(jié)合，并協(xié)調(diào)好藥用植物保護(hù)與藥材生產(chǎn)的關(guān)系。

2.1 藥用植物發(fā)源中心學(xué)說

藥用植物發(fā)源中心是指該藥用植物被首次發(fā)現(xiàn)并利用的發(fā)源地[1]。藥用植物之所以成為藥用植物，是人?自然?時間?地理位置之間的完美邂逅與發(fā)現(xiàn)，是人類進(jìn)化歷史上認(rèn)識自然、了解植物的一次重大突破?，F(xiàn)在流傳下來的、藥效優(yōu)良產(chǎn)區(qū)的藥用植物資源或多或少受到人類選擇作用的影響，區(qū)別于原始野生植物，其被稱作栽培植物或馴化植物。往往不同地域出產(chǎn)的同種藥用植物藥效不同，甚至差別較大。造成這種差別的原因既有環(huán)境因素，也有不同地理居群之間的遺傳差異。因此，進(jìn)行藥用植物保育學(xué)研究，需要對藥用植物的發(fā)源地進(jìn)行追溯，找到藥用植物形成藥效并被人類發(fā)現(xiàn)和利用的“原點”，發(fā)掘藥效形成相關(guān)的遺傳與環(huán)境機(jī)制。

藥用植物的起源地與其作為藥物的發(fā)源地在地理位置上可能出現(xiàn)差異或重合2 種情況。藥用植物自然與人文的雙重屬性決定了藥用植物物種的發(fā)源中心不一定是該植物物種起源的地點。一些適應(yīng)能力強(qiáng)的廣布種，在部分地區(qū)為了適應(yīng)不同的生態(tài)環(huán)境，加上植物自身的基因變化，從而特化出有藥效的生態(tài)類型。這種特異的有藥效分化的植物類型被人們發(fā)現(xiàn)并且使用，使其生長地區(qū)最終成為了藥用植物的發(fā)源地點。例如，黃花蒿廣布于歐洲和亞洲的溫帶、寒溫帶及亞熱帶地區(qū)，生境適應(yīng)性強(qiáng)，野生資源分布較廣。我國重慶、四川、貴州、廣西、云南、湖南等地的黃花蒿不僅青蒿素含量高，而且黃花蒿適宜生長指數(shù)也較高，可作為生產(chǎn)高品質(zhì)黃花蒿的首選區(qū)域[8]。另外，一些窄布種環(huán)境適應(yīng)能力弱，其作為藥用的發(fā)源地點都是在距植物起源地不遠(yuǎn)的地區(qū)，這類分布極為狹窄的藥用植物發(fā)源中心往往與植物起源中心是一致的。例如，已有600 多年應(yīng)用歷史的三七分布較為狹窄，最早發(fā)現(xiàn)于廣西，受自然、人文和社會等因素的影響，三七主產(chǎn)地從20 世紀(jì)70 年代開始逐漸由廣西向云南文山轉(zhuǎn)移[9]。云南東南部、廣西西北部和貴州東南部三七適宜區(qū)分布較集中，三七種植過程中復(fù)雜的栽培技術(shù)決定了只有少數(shù)地區(qū)（云南、廣西）最終發(fā)展成為三七的主產(chǎn)區(qū)[10]。對藥用植物發(fā)源中心的研究能更加有效地發(fā)掘出與藥效形成相關(guān)的關(guān)鍵遺傳因子與生態(tài)因子，實現(xiàn)對藥用植物的保護(hù)與開發(fā)。

2.2 遺傳保育

藥用植物遺傳保育的目的是揭示藥用植物的遺傳特性形成機(jī)制、多樣性維持的一般規(guī)律及藥效形成的遺傳學(xué)原因。不同于普通植物，藥用植物的藥用品質(zhì)是通過人類醫(yī)學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)的，藥用植物的利用與人類醫(yī)學(xué)傳統(tǒng)密切相關(guān)[11]。公元前1600 年，埃及的《紙本草》及其后古印度的《壽命吠陀經(jīng)》都有植物藥物的記載[12]。同其他植物一樣，生態(tài)或地理隔離是藥用植物群體產(chǎn)生遺傳分化的主要外因，遺傳漂變、突變及由于自然或人為原因?qū)е碌倪z傳混雜等內(nèi)在因素也會直接造成藥用植物個體的遺傳差異[13]。例如，河池地區(qū)的越南槐資源相較其他地區(qū)資源有著獨特的遺傳成分[14]。

在藥用植物遺傳多樣性研究方面，對半夏資源的研究證實了野生種的遺傳背景較栽培種更為豐富[15]。這種現(xiàn)象說明，人為篩選和栽培已對半夏的遺傳多樣性造成了影響，而野生種的遺傳多樣性則由于平衡選擇的作用而得以維持。同一種藥用植物也因品種不同而表現(xiàn)明顯差異，如廣西桂北地區(qū)不同品種羅漢果（青皮果和紅毛果）中總苷、羅漢果甜苷Ⅴ含量均有明顯差別[16]。這些差異主要來源于自身的遺傳基因。藥用植物的保育遺傳原理，一方面通過探索涵蓋保護(hù)物種基因庫的遺傳信息和反映足夠遺傳多樣性的DNA 分子標(biāo)記方式，為物種的保護(hù)與恢復(fù)奠定基礎(chǔ)；另一方面通過數(shù)量遺傳學(xué)的理論與分析方法，結(jié)合分子生物學(xué)的技術(shù)手段，揭示藥用成分形成的分子機(jī)制及其生產(chǎn)應(yīng)用潛力，揭示珍稀瀕危藥用植物應(yīng)對環(huán)境變化的進(jìn)化潛力與未來命運。

2.3 生態(tài)保育

藥用植物的生態(tài)保育是從生態(tài)環(huán)境的角度揭示藥用植物品質(zhì)形成與維持的一般規(guī)律。由于不同物種耐受性存在較大差異，在一定生態(tài)幅（生物對某一生態(tài)因子耐受的上限和下限之間的范圍）內(nèi)，藥用植物品質(zhì)呈現(xiàn)多種變化[17]。

從廣西道地藥材山豆根產(chǎn)區(qū)7 個氣候條件差異明顯的樣地選取21 份山豆根樣品進(jìn)行測定發(fā)現(xiàn)，年平均降水量是影響山豆根生物堿含量積累的主導(dǎo)氣候因子[18]。干旱脅迫時，山豆根幼苗中酶活性總體表現(xiàn)出彼此協(xié)調(diào)的變化趨勢，是山豆根抗干旱的生理基礎(chǔ)之一[19]。實驗證明，環(huán)境因素會影響藥用植物有效成分的形成和積累，如唐古特大黃酚酸類成分含量主要受環(huán)境因素的影響，游離蒽醌類、結(jié)合蒽醌類和二蒽酮苷類成分含量受環(huán)境因素影響所占比重較大[20]。從連翹在我國的潛在分布區(qū)研究中發(fā)現(xiàn)，我國中部和東部地區(qū)為連翹的核心分布區(qū)，以此推測了影響連翹分布的主導(dǎo)環(huán)境因子及最適宜生長的生態(tài)位參數(shù)[21]。開展藥用植物生態(tài)保育研究，運用耐受性原理指導(dǎo)尋找藥用植物藥效形成的最優(yōu)生態(tài)因子，為科學(xué)合理選擇藥用植物栽培區(qū)域提供了依據(jù)。

2.4 馴化保育

我國藥用植物野生資源豐富，但由于無序開發(fā)、利用過度、采收時間和采集方法不當(dāng)、環(huán)境破壞等多種原因，導(dǎo)致不少藥用資源物種逐漸處于珍稀瀕危狀態(tài)，甚至有滅絕的可能性[22]。因此，對藥用植物，尤其是瀕危和緊缺藥用植物資源的修復(fù)和再生迫在眉睫。

由于一些生態(tài)因子對藥用植物的脅迫有可能會促進(jìn)藥效成分合成，因此在馴化過程中，應(yīng)注意其發(fā)源中心是否存在一定的脅迫，這可能在藥效成分形成和穩(wěn)定過程中起重要作用[23]。適度脅迫有時對于藥用植物藥效的形成是必需的[24?25]。例如，山豆根是生長在喀斯特地區(qū)的一種藥用植物，在栽培山豆根時，通過施加適量外源鈣能夠促進(jìn)山豆根苦參堿和氧化苦參堿含量的積累[26]；降低穿心蓮氮代謝強(qiáng)度可以促進(jìn)其生長并提高穿心蓮內(nèi)酯積累，同時實現(xiàn)穿心蓮高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)[27]；金銀花遷地保育后，黃酮類成分木犀草苷含量顯著提高[28]，在金銀花的栽培過程中，修剪能夠提高金銀花產(chǎn)量[29]，施加赤霉素（GA3）能夠顯著提高金銀花中綠原酸和木犀草苷的含量[30]。藥用植物的保育馴化以充分發(fā)揮馴化對象與環(huán)境之間“互利”“互惠”因素為主線，實現(xiàn)“最優(yōu)”藥用種質(zhì)與和藥效形成相關(guān)“最優(yōu)”生態(tài)因子的有機(jī)結(jié)合，填補(bǔ)藥用植物物種保護(hù)與藥用植物資源利用之間的空白。

2.5 藥用植物繁育

藥用植物繁育可以通過保護(hù)區(qū)內(nèi)自然繁育、種子繁育和組織培養(yǎng)等方式實現(xiàn)藥用植物資源生存空間的擴(kuò)大。為了加強(qiáng)道地藥材、珍稀瀕危品種的保護(hù)和繁育研究，我國在20個省區(qū)布局建設(shè)了28個中藥材種子種苗繁育基地，分布于西北、西南、中部、東北、東南等地區(qū)，子基地合計近180 個，繁育中藥材種子種苗近160種[31]。

在離體繁殖方面，采用山豆根無菌播種規(guī)?；焖俪擅缟a(chǎn)技術(shù)可使山豆根叢生芽增殖7 倍/30 d[32]。在種子繁殖方面，為降低山豆根繁育成本，解決山豆根坐果率低、生理落莢及病蟲害問題所導(dǎo)致的山豆根種子缺乏現(xiàn)象，本團(tuán)隊制定了山豆根種子生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程（SOP）[33]，助推山豆根產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。此外，超低溫保存是公認(rèn)的最安全、經(jīng)濟(jì)、有效的藥用植物種質(zhì)資源保存方法[34]。目前，已成功實現(xiàn)高山紅景天、百合、莪術(shù)等藥用植物莖尖的超低溫保存[35]，以及人參[36]、肉豆蔻[37]、九里香[38]等多種藥用植物種子的超低溫保存，有效保證其遺傳穩(wěn)定性，控制其遺傳性狀的基因不發(fā)生突變，同時便于隨時快速繁殖大量健康植株。

2.6 藥用植物復(fù)育

復(fù)育是對藥用植物資源的恢復(fù)性手段[39]，是藥用植物保育學(xué)的最終實驗。藥用植物的復(fù)育主要通過協(xié)同栽培和人工撫育的方法實現(xiàn)。

在藥用植物協(xié)同栽培研究中，不同種植模式三七根際核心微生物特征不同，林下種植根際微生物屬總相對豐度高于田間種植[40]。從林下栽培的角度，種植于闊葉林下的七葉一枝花生物量和成活率均較高[41]；種植于郁閉度0.5～0.6 杉木林下的白及產(chǎn)量最高[42]。在兩面針生態(tài)種植技術(shù)規(guī)程[43]中，兩面針套種廣金錢草、雞骨草等適應(yīng)性強(qiáng)、生長旺盛的豆科植物[44]，可以化解兩面針、廣金錢草、雞骨草等中藥材野生資源即將枯竭的危機(jī)，解決原料緊缺的瓶頸問題。在藥用植物人工撫育研究中，通過在野外選擇合適的環(huán)境進(jìn)行藥用植物人工種植，可增加野外藥用植物群體數(shù)量，同時保證良好的藥效。在金線蓮道地產(chǎn)區(qū)，契合金線蓮原初生境的林下進(jìn)行栽培，其長勢最佳，折干率高，多糖、生物堿和類黃酮等藥用成分含量較高[45]。野生撫育樣方中野菊平均產(chǎn)量顯著高于人工栽培與野生條件下的野菊[46]。由此可見，人工補(bǔ)種及適當(dāng)人工管理的野生撫育是一種獲得高品質(zhì)、高產(chǎn)量野菊花藥材的生產(chǎn)方式。

2.7 保育策略與評價

保育策略的研究涉及物種瀕危程度、資源蘊藏量、市場需求量等具體數(shù)值的計算，也涉及對生態(tài)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)弱、不同居群間的遺傳差異大小、化學(xué)成分和藥效一致性等非量化指標(biāo)。

廣西鹿寨縣和融安縣野生重點藥用植物有一定的自然蓄積量，但年允收量小、稀缺物種多、可利用資源少，應(yīng)加強(qiáng)兩縣重點藥用植物資源保護(hù)與可持續(xù)利用[47]。浙江省九龍山國家級自然保護(hù)區(qū)內(nèi)梵凈山石斛蘊藏量不足10 kg，應(yīng)采取人工繁育措施將梵凈山石斛群落內(nèi)的林木進(jìn)行撫育改造[48]。根據(jù)藥用植物資源生態(tài)學(xué)特征，結(jié)合藥用植物對喀斯特地貌獨特環(huán)境的響應(yīng)特點，可在中國南方喀斯特地貌合理實施藥用植物保育[49]。藥用植物保育的效果評價是衡量保育策略實施一段時間后對預(yù)定目標(biāo)和指標(biāo)的實現(xiàn)程度。例如，以藥材性狀為指標(biāo)，結(jié)合揮發(fā)油中主成分含量評價家種蒼術(shù)品質(zhì)，解決家種蒼術(shù)種苗質(zhì)量良莠不齊、標(biāo)準(zhǔn)體系不完善的問題[50]。通過對藥用植物保育的效果評價能夠及時反饋信息，以便調(diào)整實施方案，是實現(xiàn)藥用植物物種保存和藥效的保證。

3 藥用植物保育學(xué)多組學(xué)研究

從藥用植物保育學(xué)的研究內(nèi)容來看，藥用植物保育學(xué)涉及多個學(xué)科的交叉，如遺傳學(xué)、生態(tài)學(xué)、分子生物學(xué)、保護(hù)生物學(xué)、中醫(yī)文獻(xiàn)考證、藥理學(xué)、化學(xué)、臨床研究、管理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等，是涉及學(xué)科廣、研究范圍寬、內(nèi)容龐雜的綜合性學(xué)科。

近年來，隨著以高通量組學(xué)檢測技術(shù)為代表的生物技術(shù)的發(fā)展，生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域開始進(jìn)入大數(shù)據(jù)時代，藥用植物保育學(xué)研究也迎來前所未有的時機(jī)。2013 年，研究人員提出在藥用植物研究中采用大數(shù)據(jù)分析思想[51]，并將其用于傳統(tǒng)復(fù)方研究中。這項研究采用大數(shù)據(jù)分析并引入了多維偏最小二乘?判別分析（NPLS?DA），分析中引入數(shù)學(xué)能定量解釋各個藥用植物在復(fù)方中的效力，體現(xiàn)了藥用植物研究中大數(shù)據(jù)分析的巨大威力。在藥用植物研究中，藥效的判斷，特別是藥效成分作用機(jī)制的確定是藥用植物保育研究必須解決的問題。對此，則需要引入大數(shù)據(jù)分析中的一些統(tǒng)計方法，對藥效的分析可以綜合生物實驗數(shù)據(jù)、臨床數(shù)據(jù)、傳統(tǒng)指標(biāo)等，通過綜合方法對藥用植物的藥效進(jìn)行定量化處理。這種綜合方法顯然優(yōu)于傳統(tǒng)的單一指標(biāo)判別分析，更容易被具有不同研究背景的藥用植物研究者接受。同樣，對于藥效相關(guān)基因、生態(tài)因子、表型的尋找也可以采用大數(shù)據(jù)分析方法。

當(dāng)前，在生物研究中，大數(shù)據(jù)分析的研究范式主要集中于醫(yī)學(xué)和藥學(xué)，在藥用植物研究中只涉及簡單的組學(xué)研究，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足藥用植物保育學(xué)的要求。為此，廣西藥用植物園開展了“藥用植物4.0”研究，廣泛采集藥用植物研究大數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)分析方法加快、加強(qiáng)藥用植物保育學(xué)的研究。例如，通過對雞血藤基因組進(jìn)行組裝，構(gòu)建雞血藤全基因組圖譜，為該物種主要活性成分的生物合成和種子發(fā)育調(diào)控機(jī)制研究提供了重要的信息資源[52]。在完成藥用植物大數(shù)據(jù)采集后，通過大數(shù)據(jù)分析，解釋藥用植物發(fā)源中心的定位、解析藥效成分積累相關(guān)基因和生態(tài)因子，為藥用植物保育策略制定提供依據(jù)，從而實現(xiàn)藥用植物科學(xué)保育。

4 展望

在藥用植物保育理論指導(dǎo)下，通過遺傳保育、生態(tài)保育、馴化保育、繁育和復(fù)育實現(xiàn)了藥用植物物種與藥效維持的“雙保護(hù)”及資源的可持續(xù)利用。基于目前多組學(xué)大數(shù)據(jù)，下一步藥用植物保育學(xué)研究將重點闡述藥材品質(zhì)形成的機(jī)制，通過精準(zhǔn)栽培促進(jìn)藥用植物資源的開發(fā)利用。

4.1 藥材品質(zhì)形成的遺傳機(jī)制

植物種質(zhì)資源是中藥材生產(chǎn)的源頭，也是中藥材品質(zhì)形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，而遺傳因素則是藥用植物價值實現(xiàn)（藥材品質(zhì)形成）的基礎(chǔ)。藥用植物遺傳保育不但要實現(xiàn)遺傳多樣性的保護(hù)，還要穩(wěn)定藥效相關(guān)基因，從而實現(xiàn)藥用植物藥效的保護(hù)。當(dāng)前，對于藥用植物遺傳多樣性現(xiàn)狀、群體遺傳結(jié)構(gòu)的揭示等工作已經(jīng)廣泛開展，但由于其局限于對已有布局的靜態(tài)觀察，未能揭示藥用植物藥效形成的歷史脈絡(luò)，限制了藥材品質(zhì)形成遺傳機(jī)制的研究工作。

在開展藥用植物遺傳保育工作時，首先，應(yīng)通過地理親緣學(xué)研究種內(nèi)關(guān)系，揭示藥用植物的進(jìn)化歷史及遺傳多樣性豐富的發(fā)源中心，通過對影響藥材品質(zhì)形成的相關(guān)基因進(jìn)行分析，揭示藥材品質(zhì)形成相關(guān)基因的進(jìn)化機(jī)制，結(jié)合藥用植物的歷史沿革，為藥材品質(zhì)形成機(jī)制的研究提供基礎(chǔ)；其次，基于高通量測序技術(shù)，通過多組學(xué)數(shù)據(jù)分析，精準(zhǔn)定位藥材品質(zhì)形成相關(guān)基因，分析藥用植物群體的遺傳結(jié)構(gòu)與藥材品質(zhì)關(guān)系，闡明藥用植物藥材品質(zhì)形成機(jī)制，從而更好地在藥用植物保育中針對藥材品質(zhì)相關(guān)基因進(jìn)行監(jiān)測，實現(xiàn)藥用植物藥效成分保護(hù)及資源可持續(xù)利用。

4.2 藥材品質(zhì)形成的生態(tài)機(jī)制

目前，模式植物的生長發(fā)育機(jī)制研究比較深入，然而對于多數(shù)非模式植物，特別是具有明顯種屬特異性性狀且具有特殊藥效成分的藥用植物，其生長發(fā)育機(jī)制及藥效形成生態(tài)因子等方面研究還很少。

藥用植物生態(tài)保育工作將不斷從生態(tài)因子的角度揭示藥用植物藥效形成機(jī)制，針對不同物種間耐受性存在較大差異和在一定生態(tài)幅內(nèi)藥用植物品質(zhì)差異較大問題，通過開展生態(tài)保育研究，尋找不同藥用植物藥效形成的最優(yōu)生態(tài)因子，闡明藥用植物耐受范圍內(nèi)特異性生態(tài)因子對藥用植物品質(zhì)形成的影響機(jī)制，通過調(diào)節(jié)生態(tài)因子實現(xiàn)物種與藥效維持的“雙保護(hù)”。

4.3 藥材品質(zhì)形成的馴化機(jī)制

由于藥用植物的馴化時間并不長，機(jī)械地將作物生產(chǎn)上的管理體系移植到藥用植物馴化實踐可能會導(dǎo)致藥用植物藥效丟失。如何在遺傳保育、生態(tài)保育研究基礎(chǔ)上，實現(xiàn)特定藥用植物種質(zhì)與藥效形成關(guān)鍵生態(tài)因子的有機(jī)結(jié)合并應(yīng)用到藥用植物馴化中是藥用植物保育研究的重點問題。未來，將通過3 個方面進(jìn)行藥效形成馴化機(jī)制研究：1）遺傳基礎(chǔ)研究，分析藥用植物馴化過程中藥效相關(guān)基因突變?nèi)后w發(fā)揮的正選擇作用和間接負(fù)選擇作用；2）同化物分配規(guī)律研究，基于源庫理論解析藥用植物生長及藥效形成機(jī)制；3）群體配制規(guī)律研究，通過復(fù)合種植填補(bǔ)生態(tài)位空白、提高光能利用率、維護(hù)土壤肥力及根際微生物結(jié)構(gòu)，構(gòu)建質(zhì)量穩(wěn)定的藥用植物栽培群體。

4.4 藥用植物精準(zhǔn)栽培

近年來，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，國家和地方政府對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)提出了更高要求。中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃（2018—2022年）》提出，要提升農(nóng)業(yè)裝備和信息化水平，大力發(fā)展數(shù)字農(nóng)業(yè)[53]。中華人民共和國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、中國共產(chǎn)黨中央網(wǎng)絡(luò)安全和信息化委員會辦公室印發(fā)的《數(shù)字農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展規(guī)劃（2019—2025 年）》提出，加快生產(chǎn)經(jīng)營數(shù)字化改造，推動智能感知、智能分析、智能控制技術(shù)與裝備在大田種植和設(shè)施園藝上的集成應(yīng)用，建設(shè)精準(zhǔn)種植、環(huán)境控制、水肥藥精準(zhǔn)施用、農(nóng)機(jī)智能作業(yè)與調(diào)度監(jiān)控、智能分級決策系統(tǒng)，發(fā)展智能農(nóng)業(yè)，推進(jìn)種植業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營智能管理[54]。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)主要包括設(shè)施農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、觀光農(nóng)業(yè)、無土栽培、太空農(nóng)業(yè)等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營模式，運用現(xiàn)代科技手段進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植和經(jīng)營，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化、精準(zhǔn)化發(fā)展，促進(jìn)農(nóng)業(yè)附加值增長。其中，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是由信息技術(shù)支持的，根據(jù)空間變異，定位、定時、定量地實施一整套現(xiàn)代化農(nóng)事操作技術(shù)與管理的系統(tǒng)，是當(dāng)今世界農(nóng)業(yè)發(fā)展的新潮流。近年來，中醫(yī)藥行業(yè)迎來新機(jī)遇，但當(dāng)前中藥材種植栽培技術(shù)落后、機(jī)械化程度低、農(nóng)藥殘留嚴(yán)重等問題嚴(yán)重影響了中藥材產(chǎn)量和品質(zhì)。藥用植物精準(zhǔn)栽培技術(shù)以現(xiàn)代栽培學(xué)為基礎(chǔ)，融合人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、自動化、機(jī)器人等技術(shù)，實現(xiàn)藥用植物栽培的智能化與定量化生產(chǎn)，能有效保證中藥材規(guī)范化種植，有利于穩(wěn)定或提升中藥材產(chǎn)量和品質(zhì)。因此，在現(xiàn)有政策下，結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，根據(jù)藥用植物自身特性或用途（如藥用植物按照生活型可分為喬木、灌木、草本植物和藤本植物等類型；按照藥用部位可分為根、莖、花、種子、全草等類型；按照功能可分為藥用和藥食同源等類型），實施藥用植物精準(zhǔn)栽培策略，是實現(xiàn)中醫(yī)藥現(xiàn)代化、產(chǎn)業(yè)化，推動中醫(yī)藥事業(yè)和產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量、可持續(xù)性發(fā)展的途徑之一。

5 結(jié)語

通過對藥用植物的深入研究，普遍認(rèn)為其在特定的環(huán)境中生長才具有較高的藥用價值，但目前對相關(guān)的機(jī)制研究還十分薄弱。如今，大量野生藥用植物面對無序引種與采挖，藥用植物面臨物種與藥效喪失的風(fēng)險。為了改變這種情況，本團(tuán)隊創(chuàng)建了國家中醫(yī)藥管理局重點學(xué)科——“藥用植物保育學(xué)”并出版了相應(yīng)的專著和教材，通過藥用植物保育學(xué)研究達(dá)到保護(hù)資源、穩(wěn)定藥效、實現(xiàn)資源可持續(xù)利用的目的。同時，藥用植物保育學(xué)研究也是藥用植物園的一個重要科學(xué)使命，使未來藥用植物園能成功保存藥用植物物種，并為藥物開發(fā)和使用提供豐富的藥用植物資源。