中藥種業的發展趨勢與前沿技術展望

張瑩雪，李小娜

（鄭州市獸藥飼料質量安全檢驗中心，鄭州 450052）

中醫藥是我國醫療健康行業的優勢和特色，在近幾年暴發的新型冠狀病毒肺炎疫情中，中醫藥參與疫情救治并取得了良好成效。在“十四五”規劃中，中醫藥事業的發展是規劃的重要部分和內容，“十四五”期間將是中醫藥事業進入快速發展、高速發展的黃金時期。中醫藥也包括中獸藥，既能促進動物生長，又不會產生大量危害人體健康的藥物殘留，因此并不需要休藥期，目前在飼料、養殖業全面禁抗、限抗的大背景下，中藥已受到廣大飼料生產企業、畜禽養殖者、獸藥生產企業等的重視，是研制開發的重點項目。

1 中藥種業的發展趨勢

1.1 中藥種業被重視程度日益提高

中藥材種子是中藥產業的“源頭”，其質量直接決定藥材質量，大力推廣中藥材優質種子是促進中藥材質優量多的關鍵性措施，是中醫藥產業發展的基礎，直接影響中藥產業的可持續發展，被重視程度也日益提高。

1.1.1 國家層面

為促進中醫藥事業傳承，確保中藥材事業穩步發展，國家不斷加大中藥材資源保護力度。1960年以來，國家先后組織開展4次資源普查，共收集中藥材種質資源12000余種，包括藥用植物、藥用動物和藥用礦物。通過資源普查，有效保護了一批瀕危資源，發現了一批新藥用資源，為我國中藥材發展奠定了良好基礎。同時，自2012年開始，國家累計投資4000萬元建設了40萬份庫容的海南和四川省中藥材種質資源庫，建立了30 余個藥用植物重點物種保護圃，為中藥材種質資源的異地保護利用提供了保障。下一階段國家將按照《全國道地藥材生產基地建設規劃（2018—2025年）》加強道地藥材生產基地建設，減少野生藥材使用量，增加人工養殖數量，并開展野生藥材繁育，推動資源保藏庫和保護圃建設，確保中藥材種子資源得到有效開發和利用。

1.1.2 政策和經濟層面

近年來，養殖業和飼料行業都加快了“減抗、替抗”的研究和實踐，“無抗”已是大勢所趨，據農業農村部公告，自2020年7月1日起，飼料生產企業將停止生產含有促生長類藥物飼料添加劑的商品飼料。不少企業研發出“替抗”產品，其中重要的就是中草藥產品，從而在全面“禁抗”的大背景下確保養殖生產持續穩定。

我國有關中藥種業的戰略規劃、政策法規也正在逐步建立和完善中，對中藥種業的資金、項目投入力度也越來越大。國家已出臺了《中華人民共和國種子法》《國務院關于扶持和促進中醫藥事業發展的若干意見》《中醫藥發展戰略規劃綱要（2016—2030年）》等，即將出臺《中藥材管理辦法》等。國務院辦公廳印發《關于加快中醫藥特色發展若干政策措施的通知》中指出，中醫藥發展離不開社會資本、融資擔保機構、信用服務機構、金融機構等對中醫藥產業投資、貸款擔保、信息收集加工以及創新金融產品等的鼓勵和幫扶，只有加大投資力度，鼓勵各類擔保信用金融機構等對中醫藥領域企業提供支持，中國中醫藥行業才能健康有序有特色可持續發展。

1.1.3 行業層面

為促進中藥材種子種苗良種選育、繁育、推廣，規范生產、加工和銷售，推動中藥材種業發展，2016年4月13日經中國中藥協會（國中藥協[2016]19 號）批準成立中國中藥協會中藥材種子種苗專業委員會。該委員會自成立以來，數次組織全國各地的種子種苗科研院所以及中藥材種子種苗生產經營企業承辦或參與中藥材種子種苗發展研討會、中藥材種子種苗技術培訓會等，科研院所的專家學者、企業代表、專業種植合作社負責人及有關種子種苗領域技術骨干積極參與會議，積極促進全行業發展。這些會議以市場需求為導向、以種子繁育為核心、以良種選育為支撐，指導中藥材種子種苗規范化生產加工、種子標準的制定和推廣應用，構建全國中藥材種子種苗創新、協調、綠色、開放、共享的專業化服務平臺，推動中藥種業的規范化、標準化和產業化發展，從源頭上確保中藥材質量，提升中藥農業的現代化水平。

1.1.4 企業∕個人層面

為確保中藥材種子質高量足，要大力推進中藥材種子種苗繁育基地建設和龍頭企業扶持。目前，通過“國家基本藥物所需中藥原料資源調查和監測項目”支持，已在我國20個省區布局建設了幾十個繁育基地、數百個子基地，累計種植面積近7萬畝（1畝≈667 m2），繁育中藥材種子種苗160余種。在基地建設中，始終堅持產學研用，突出以企業為主體的原則，推動地方引入規模較大、科研能力強的企業入駐基地，鼓勵相關企業參與基地建設和開發，并給予政策、金融、用地等方面支持，擴大良繁基地建設、擴大獎勵支持政策的覆蓋范圍，改善基地條件、提高生產能力，形成以政府為主導、企業為主體、養殖戶有機銜接的良好發展環境，構建“中藥企業+種植大戶∕專業合作社+農戶”的利益聯結機制，促進中藥材種子產業迅速健康發展。

1.2 中藥種業創新發展不斷加強

中藥種業的發展在于科技創新，前沿科學技術及研發平臺是中藥種業現代化與持續健康發展的有力支撐，建立跨領域、跨專業、跨團隊的創新平臺，將產、學、研、用協同運用，同時組建以政府、行業、企業、基地為基礎的聯盟，通過學習并運用相關領域的新技術新方法，結合中藥材自有特點，針對共性與關鍵性問題進行聯合攻關和創新，實現從“選”向“育”轉變，以優良品種促進中藥材品質更高、產量更穩、用途更加豐富。目前，我國科研創新重點在種子選育、種苗繁育和中藥材種植三個方面。

種子選育方面，品質、藥效、抗性、適應性、產量等是中藥材新品種選育的重點，育種方向逐漸從混合與系統選育向雜交與突變育種（航天誘變、等離子誘變、物理誘變和化學誘變技術等）轉變，目前現代分子育種前沿技術是分子標記的輔助選擇育種、全基因組關聯分析（GWAS）等技術。此外，還可通過過表達、基因插入∕刪除、基因編輯等手段進行高效、快速的遺傳改良。種苗繁育方面，瀕危中藥材的繁育技術常用方法或技術是生物工程、發酵、組培、合成生物學等，與此同時，這些技術也可以減少自然開采對環境資源的破壞。中藥材種植方面，創新發展的重點是綠色、精準、生態生產、機械化、人工智能。

1.3 中藥種業可持續發展有效推進

中藥材種子種苗質量、種子質量認證和管理、種子質量監督檢驗、從業人員的素質、規范化制種基地、工農相結合等方面均是中藥種業可持續發展有效推進的重點。

1.3.1 保障中藥材種子種苗質量

中藥材有別于其他農作物，其使用價值決定其要在保證療效的前提下追求精益求精，保證質量的基礎上追求數量。在多年的實踐和試驗的基礎上，目前針對中藥材已制定了技術規范、技術標準和追溯體系，主要涉及的方面是中藥材種子種苗的特性、質量、加工生產、檢驗檢測、包裝、運輸、貯存等。通過在生產、使用和管理過程中對這些技術規范、技術標準和追溯體系的認真貫徹執行，保障了中藥材種子種苗的安全性和可控性，做到了有法可依、有規可循、有源可溯、去向可查、過程可控、責任可究。

1.3.2 強化種子質量認證和管理體系

提高種子質量、完善種子質量控制的主要手段之一是種子質量認證。強化種子質量認證是指不僅要確認種子質量，還要獲得種子認證證書和標簽才能準入市場流通。種子質量的確認方式是品種合格性認可、系譜繁殖、過程控制、驗證等。只有質量符合種子認證要求的種子，才能再獲得種子認證證書和標簽，最終進入市場流通。

除了強化中藥材種子質量認證外，還有建立和完善涉及到種質資源保護、良種選育、品種審定、品種推廣、質量檢驗、種子貯藏、種子流通等方面的法律法規，才能不斷完善中藥材種業質量管理體系。

1.3.3 建立健全種子質量監督檢驗體系

建立健全中藥材種子質量監督體系，一是要強化質量管理，尤其是加強商品種子生產過程中的質量監督；二是完善以政府質檢機構為主導的中藥材種子質量監督體系，增強第三方質檢機構質量監督和市場監管意識，三是推行計量認證制度，提高監督及檢測機構能力，充分發揮其職能。

1.3.4 打造規范化制種基地

規范化規模化的制種基地和制種流程是優質中藥材種子種苗生產的基礎，也是滿足市場對優質種源需求的基礎。規范化和規模化的中藥材制種基地具有如下特征：一是生產基地統一規劃，二是選擇優質種子種苗，三是統一供應種子種苗，四是統一管理投入品。規范化和規模化的制種流程具有如下特征：一是種植技術規程統一，二是采收技術規程統一，三是初加工技術規程統一，四是包裝與貯藏技術規程統一。

1.3.5 提高種業從業人員的素質

加強種業從業人員和專業人才的培養是整個產業可持續發展的基礎，鼓勵中藥材企業、大戶和農林技術服務部門與科研院所、高職院校進行技術合作，加大在經費、資金、研究等方面的投入，把人才需求與人才培養結合起來，從整個中藥材產業發展的角度，整體規劃，分步實施，建成一支高素質產業化的科技隊伍，以適應中藥種業的快速發展。

1.3.6 形成工農反哺模式

工業與農業相輔相成，缺一不可，工業在依靠農業的同時，又能帶動其發展，農業在保證工業的同時，又能促進其發展。中藥農業和中藥工業應建立起合作機制，以品種和利益作橋梁和紐帶，使得農業為工業提供原材料種植，農業依靠工業進行深加工，從而形成強強聯合，合作發展，攜手共贏的農反哺模式。

2 中藥種業前沿技術展望

隨著人口的迅猛增長和人均生活水平的提升，目前中藥材的需求量越來越大，但是日益惡化的自然環境大大降低了中藥材的質量和數量。因此，市場急需有效成分含量和產量更高以及穩定性更好的優質中藥材，其篩選、培育、貯藏和鑒定技術的創新和發展迫在眉睫。傳統育種、儲藏、鑒定、播種等方式具有育種周期長、不確定度大、儲存易腐敗變質、鑒定時間久、準確率低、種子播種適應能力差等缺點，難以滿足現階段人類對藥用植物的巨大需求，需要利用現代分子生物學、現代加工技術、數字化技術等實現對中藥材育種、儲藏、鑒定、播種的改良。

2.1 中藥材分子標記輔助育種技術

分子標記輔助育種是將現代分子生物學與傳統遺傳育種相結合，培育中藥材優良種質的重要方法之一，其育種的主要目標是使中藥材的生物學性狀穩定、產量和藥用成分可控，所生產的藥材具有“優形、優質、優效”特征。相對于傳統選育偏重于表型性狀選擇，分子標記輔助育種還注重基因型的篩選，其主要包括分子遺傳連鎖圖譜構建、數量性狀位點（QTL）定位、遺傳多樣性研究、品種與雜交種質純度鑒定、分子標記輔助選擇應用等5個領域[1]。目前在中藥材分子標記輔助育種研究中主要采用的是DNA 分子標記為SCoT（start codon targeted polymorphism）、ISSR（inter-simple sequence repeat）、SSR（simple sequence repeat），SNP（single nucleotide polymorphism）等[2-3]。隨著高通量測序技術的快速發展， 全基因組關聯分析（GWAS）、分子設計育種將成為未來中藥材育種的熱點。

2.2 四階式分子育種

分子標記的難度隨著高通量測序的發展而降低，四階式分子育種作為分子標記育種技術充分利用了高通量測序技術，在育種前期通過基因組測序獲得大量遺傳標記用于輔助選育，四階式分子育種的本質是將分子標記技術與系統選育相融合，從而達到快速育種的目的。

四階式分子育種技術的流程共分為四個階段：第一階段是運用基因組測序獲得高密度分子標記；第二階段是挖掘與目標性狀關聯的基因或分子標記；第三階段是將這些基因或分子標記應用在系統選育、輔助田間選擇獲得目標株系；第四階段是擴繁目標株系，獲得育成品種。四階式育種與傳統育種相比，直接利用目標基因或分子標記，跳過雜交、自交等復雜繁瑣的傳統遺傳方式，大大縮短了育種時間，其將分子生物技術與傳統育種相結合，在獲得目標性狀基因純合而背景基因雜合的過程中有著巨大的應用價值[4]。

2.3 基因編輯育種技術

傳統的雜交和選育只能是對已有的基因進行排列，并不能創造出新的基因，雖然目前有許多人工誘導突變基因技術，但是由于突變位置隨機，并不能定向改造植物。而快速發展的基因編輯技術能夠定向創造新的突變基因和表型，克服了傳統誘導突變基因技術的缺點，有望在中藥材育種中發揮巨大作用。

基因編輯技術隨著科技發展其編輯形式越來越多，例如可在特定基因位置插入或刪除基因，在特定位置進行堿基替換或刪除整條染色體等，不同的編輯模式在藥用植物的育種中都有著巨大的應用潛力。中藥材種業常見的基因編輯模式是在基因編碼區域特定位置插入或刪除基因，可改變其編碼的蛋白質，從而影響代謝；在啟動子區域進行基因編輯，可改變基因表達模式，從而造成表型變化；在特定位點敲入一段外源基因，從而實現全新的功能[4]。

2.4 中藥材種子自動智能化貯藏倉庫

種子是中藥材的生產之本，農業生產的基礎，而優質的中藥材種子是中藥材可持續發展的基礎。種子在貯藏過程中，其內部的蛋白質、可溶性糖、脂肪等代謝產物以及過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、丙二醛（MDA）等各種酶會發生復雜的生理生化變化。目前，中藥材種子貯藏過程中常用到自然風干法、帶果陰干法、曬干法、濕沙貯藏法、常溫超干貯藏、超低溫貯藏、超低氧貯藏、人工種子貯藏等方法[5]。隨著社會的發展，計算機等數字化技術也逐步被應用于農作物種子貯藏，為了促使中藥材種子貯藏工作向現代化、自動化、智能化方向發展，用現代化設備合理控制貯藏條件，建立中藥材種子自動智能化貯藏倉庫勢在必行。自動智能化貯藏倉庫將會根據種子的類型智能選用不同的貯藏方法，合理控制倉儲條件，降低種子劣變，保持種子發芽力和生活力，延長種子壽命，從而確保種子的播種價值。

2.5 宏條形碼鑒定方法

DNA 條形碼技術利用基因組中一段標準的、相對較短的DNA 片段進行物種鑒定，是以物種遺傳信息為鑒定依據，不受被鑒定物種生長環境、發育階段、樣品形態和組織部位的限制，具有通用、客觀、準確等特點。傳統的DNA 條形碼技術主要用于單個樣品的物種鑒定，隨著高通量測序技術的發展，宏條形碼鑒定方法建立，其充分利用了DNA 條形碼技術和高通量測序技術的優勢，快速大量地獲取樣品遺傳信息并進行多樣性分析，使混合樣品的物種構成和純度分析成為可能[6]。基于宏條形碼鑒定方法的優勢，其應用于市售中藥材種子的群體鑒定中，對中藥材種子質量進行評價，為中藥材種子鑒定技術的發展帶來新的契機，推進我國中藥材種子鑒定規范化建設進程。

2.6 中藥材種子丸粒化技術

中藥材種子種類多，形狀、體積、質量差異大，以原形態播種會極大地影響繁殖效果[8]。種子丸粒化技術是一種新型種子加工技術，其利用非種子物質黏著在種皮表面，在不改變種子生物特性的前提下將原種子加工成大小均一、強度適中、表面光滑的顆粒。依據丸粒化的程度和用途不同種子丸粒化可分為重型丸化、結殼包衣、速生丸化、扁平丸化和集束丸化5種類型。將種子丸粒化技術運用在中藥材種子上，既可以實現中藥材種子帶肥帶藥下田，也為實現機械化定量播種創造了條件[7]。大力推進中藥材種子丸粒化技術的研究和推廣，不斷提升種子的品質，提高其適播性、抗病性和抗蟲性，加快中藥種業標準化、規范化、商品化的進程，為中藥材品質的提升做出貢獻。