中草藥DUS測試應用與進展

★ 梅瑜 蔡時可 王繼華（廣東省農作物遺傳改良重點實驗室/廣東省農業科學院作物研究所 廣州 510640）

中草藥種質資源是自然界的寶藏，也是中藥材開發利用的物質基礎，資源的調查、收集和鑒定一直備受重視［1］。中國藥用植物資源豐富，達11 146種，其中多數為野生資源，人工馴化的品種不多，其中廣為栽培的藥用植物品種僅200多種［2-3］。隨著中醫藥和大健康產業的發展和人類對中藥材研究的不斷深入，社會對中藥材的需求量不斷增加，給長期依賴自然采集的中草藥植物資源帶來毀滅性的破壞，部分品種已經瀕臨滅據。中藥材產量和質量的穩定是保障產業可持續發展的基礎，而選育優良種質，促進其逐漸從野生轉變為家種是整個產業鏈的技術關鍵，也是當前研究的熱點之一［4-5］。目前，與傳統的農作物育種相比，中草藥育種的進展還比較落后。在種質資源保護方面，植物新品種特異性（distinctness）、一致性（uniformity）和穩定性（stability）（DUS）測試是基于國際植物新品種保護聯盟（UPOV）的技術文件，結合種質資源自身的表觀和育種實際，用于植物新品種保護權的判定［6-7］。DUS測試也是地理標志農產品特征特性描述的重要內容［8］。目前，開展中草藥DUS測試的研究還不多，但其為更好的保護和利用種質資源提供基礎［9］。

1 植物品種DUS測試現狀

1.1 植物品種DUS測試 根據植物新品種保護條例的相關規定，授予品種權的品種必須是列入國家植物新品種保護名錄，經過人工培育的或者對發現的野生植物加以開發，具備新穎性、特異性（可區別性）、一致性和穩定性并有適當命名的植物品種。植物品種DUS測試是依據相應植物測試技術與標準，通過田間種子實驗或室內分析對待測品種的特異性、一致性和穩定性進行評價的過程［10］。《中華人民共和國植物新品種保護條例》要求審批機關對品種權申請的特異性、一致性和穩定性進行實質審查。《中華人民共和國種子法》要求申請保護、審定、登記的品種應當具備DUS，明確DUS測試指南是品種管理的基本技術依據，提高DUS測試的法律地位［11］。

1.2 植物品種DUS測試指南開發現狀 植物品種DUS測試指南是判定植物新品種的法律依據，也是品種質量控制、授權監管和品種權糾紛處理的重要標準［12］。目前，我國至少批準了259項DUS測試指南標準，包括國家質量監督檢驗檢疫總局和中國國家標準化管理委員會發布的36項，農業農村部發布的176項，國家林業局發布的46項，國家煙草專賣局發布的1項，為農業植物新品種保護名錄中160個屬或種和林業植物新品種保護名錄中60個屬或種的DUS測試提供了技術依據，見圖1。近年來，中草藥的植物DUS測試指南中發布的數量逐漸增加，特別是南藥品種的指南開發受到重視，如砂仁、穿心蓮和美麗雞血藤（牛大力）等的DUS測試指南也已經發布［13］。

圖1 DUS測試指南數量

2 中草藥DUS測試現狀

1997年10月01日《中華人民共和國植物新品種保護條例》的實施，標志著植物育種家的育種成果受國家法律保護。目前，農業農村部發布了11批農業植物新品種保護名錄，191個屬或種得到了保護，中草藥植物有補血草屬、龍眼、人參、三七、薏苡屬、生姜、山藥（薯蕷）、石斛屬、靈芝屬、枸杞屬、天麻、何首烏、菘藍、大麻槿（紅麻）、紫蘇、蛹蟲草、紅花、淫羊藿屬、松果菊屬、金銀花、柴胡屬、黃芪屬、美麗雞血藤（牛大力）、穿心蓮、丹參、黃花蒿、砂仁；國家林業局發布了6批林業植物新品種保護名錄，206個屬或種得到了保護。

自2010年以來，上述27個屬或種中草藥植物品種權的申請量為64件，授權量為9件，其中2016年―2019年品種權的申請量達56件，見圖2A，石斛屬品種權的申請量最多（35件），僅人參、三七和補血草屬品種權授權，見圖2B。上述27個屬或種中草藥植物中補血草屬、龍眼、人參和三七為2016年之前列入保護名錄的，其余23個屬或種均為2016年或2019年列入保護名錄的。可見，植物新品種保護目錄的建設推動了中草藥植物的育種進程。

圖2 2010年以來中草藥農業植物品種權申請和授權量

3 中草藥DUS指南的研制現狀

DUS測試指南是國家植物新品種保護名錄的基礎，指南的開發是中草藥新品種進行實質審查的必備條件，也是進行中草藥資源保護和合理利用的工作基礎。中草藥DUS測試是植物新品種保護權管理的重要組成部分，長期以來由于育種方面研究的滯后，測試標準的研制也相對落后。近年來，中藥草的開發和種苗培育逐漸重視，開展中草藥新品種保護的需求也日益增多，測試標準的缺乏制約了中草藥種業的發展，急需研發相應的DUS測試標準。

3.1 DUS測試指南的研制原則 DUS測試指南是主管部門審查新品種DUS的執行標準，和測試機構開展DUS測試工作的技術手冊［14］。研制指南以審查品種的自身特性，與UPOV總則及相關TGP 文件進行結合，統一性狀描述，并進行規范化，可作為標準性文件來進行特定植物的DUS測試［15］。 因此，測試指南必須以《TGP/7 植物新品種測試指南的研制》《TG1/3 植物新品種特異性、一致性、穩定性測試及統一描述總則》和《植物新品種特異性、一致性和穩定性測試指南總則》等為基本原則，參照UPOV其他測試指南。但是隨著育種水平的提高，特別是為數不多的骨干親本用于種質創新，導致后代的遺傳差異縮小，通過表觀形態學來鑒定變得十分困難［16］。大部分中草藥品種長期處于自然生長狀態，基源植物的數量比較有限，對照品種的數量往往有限。加之，道地藥材的特點表型往往依賴于特定的自然生態環境，給基于形態學的測試指標體系的建立帶來一定的困擾。隨著高通量測學技術的發展，大量的基因組數據公開發表，利用這些遺傳信息，比如中藥材條形碼，DNA指紋圖譜數據庫的應用來確定統一的測試性狀和標準品種，有利于制定出準確規范的 DUS 測試指南［17-19］。

3.2 中草藥DUS測試指南的特性 目前，功能植物的開發越來越多，多種類別的植物具有了新的經濟價值，對開展新品種保護權的需求也日益嚴重。但是，這些植物大多還沒有相應的植物新品種DUS測試指南，特別是具有藥用功能的中草藥品種尤為突出。中草藥DUS測試指南的研制和其它植物，特別是農作物相比較，既有共性也有特性。特性在于以下幾方面：一是中藥草講究道地性，種植在不同區域的品種在形態上差異不明顯，但是在藥效及經濟價值上相差甚遠；二是中草藥的藥用成分與種植年限密切相關，測試周期長；三是中草藥的品種選育歷史較短，可用于作為對照品種的數量有限；四是其主要的價值在于藥用成分，而這方面的指標并不是DUS測試的主要目標。中藥材的生產過程中對道地性要求較高，《藥品化義》就有明確的記載，對種植的區域有嚴格的界定［20］。生態環境對中草藥表型和有效成分的影響比較突出，給DUS指南中測試環境的要求較為嚴格［21］。現在由于引種和連作障礙的影響，很多著名的藥材得到推廣，如陽春的春砂仁被引種到廣西，云南，但是在藥效和經濟價值方面產業巨大。另外，標準品的性狀因品種而異，大部分物種的的品種質量性狀之間存在極顯著差異，例如芝麻的標準品可明顯區分出不同類型［22］。但是部分品種受到環境的影響，存在一定變異，例如水稻測試指南中的52個測試性狀中的數量性狀的受環境條件的影響較大［23］。中草藥的DUS測試在測試地點的選擇上尤為重要。大部分中草藥藥效成分的積累與種植年限有關，如牛大力是南方的藥用植物，一般要3～5年以上才具有藥用功能，導致中草藥的DUS測試存在工作周期長，質量難控制等問題［21］。

3.3 中草藥DUS測試指南研制進展 中草藥對測試指標特殊性導致中草藥DUS測試指南的研制和開發相對困難，目前已經開發出測試指南的中草藥僅有20多種［13］。長期以來，選育出來的中草藥新品種數量較少，作為指南中對照品種品種也就不多。目前，發布的藥用植物的指南中，對照品種的數量均比較有限。剛剛發布的穿心蓮測試指南中共有18個測試指標，而對照種僅有3個，而且均為地方品種；砂仁僅有2個參照品種。對照種數量上的缺乏，性狀的差異較大，度量值的范圍相對寬松，將影響測試的精確性。中草藥的用途主要是在藥用成分方面，高含量也是育種的主要目標之一。但是，藥用成分在現在發布的指南中，大多是作為選測的指標，如穿心蓮的內酯成分，而藥用物質含量的高低是否和形態相關，還沒有相關的研究。以形態上的指標作為中草藥新品種的保護，這在應用上的價值沒有得到體現。隨著分子檢測技術的發展，一些高通量檢測技術，如基因組和代謝組分析在中草藥的DUS測試上可以發揮重要的作用。

3.4 新技術在中草藥DUS測試指南的應用 近年來，隨著高通量技術的發展，測序技術日益成熟，大量的基因組、轉錄組、蛋白組和代謝組信息得到公開。中草藥的真偽判別方法一直是研究的熱點，同時分子證據也是區分藥用植物及其基源植物的重要方法。目前利用基因序列進行中藥材的檢測應用非常廣泛，技術成熟。從早期使用細胞器的部分基因序列如葉綠體atpA、psaB、rpoA和rpoC1等基因的序列來鑒別藥材的真偽，這些數據為開展中草藥的DUS測試指南的開發提供大量的分子標簽。隨著DNA、RNA和蛋白質測序成本越來越低，其應用也越來越廣泛，利用全細胞器基因組的序列也相對容易。利用基因組序列開發的SSR、SNP等分子標記可以應用于作物品種之間的分辨，目前國際新品種保護聯盟已將 SSR標記用于新品種的DUS測試中。隨著基因組學研究的深入，SNP等新型的分子遺傳標記將在DUS測試上發揮更大的作用。在檢測方面，高通量的SSR、SNP檢測平臺的不斷升級，效率和準確率不斷增加，而成本越來越低，受到測試人員的喜愛。同時，表型組學的發展，大量的植物表型數據和基因組數據、代謝組數據關聯，大數據的支撐為中草藥的DUS測試指南的研制提供了新的思路。

目前，中草藥DUS測試指南的開發和制定受到重視，已經在鼓勵有條件的機構共同開展指南的研制。因此，中草藥的DUS測試指南的研發將會迎來新的發展。

4 展望

種子是中藥產業的基礎和源頭，直接關系中藥材質量的優劣和產量的穩定，更關系到中醫藥事業的安全性和有效性［19,24］。隨著市場對中藥材需求的增加，中草藥的種植面積和品種都在日益增加，對種子的需求不斷擴大。與傳統種業相比，中草藥大多數品種還處于自繁自種的現狀，品種往往魚目混雜、質量低劣，新品種選育發展嚴重緩慢，育種水平低下。我國中藥用植物有11 146種，多數為野生資源，由于對野生資源保護意識薄弱，過度的開采利用致使藥用植物資源瀕危狀況日益嚴重［3］。通過人工選育或者野生植物引種馴化，將野生種轉變為家種并推廣種植，可從根本上緩解對野生資源的壓力。中草藥DUS測試不僅可以對其資源進行有效的保護，更是通過指南的研制，促進對中草藥良種的培育與推廣起到重要的作用。結合中草藥自身的特點，開發適合的DUS測試指南將是植物新品種保護的重要工作之一。中草藥DUS的測試將為中藥材產業的持續利用與開發發揮積極的指導作用。