第1章　藥用植物親緣學(xué)論綱——知識譜系、認識論和范式轉(zhuǎn)換

1.1　概述

中藥資源是我國中醫(yī)藥事業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，采用創(chuàng)新的理論和方法尋找和發(fā)現(xiàn)中藥新資源是中藥資源可持續(xù)利用研究的熱點和重點。肖培根提出的藥用植物親緣學(xué)從理論上總結(jié)藥用植物的生物親緣關(guān)系、化學(xué)成分和療效（傳統(tǒng)療效和藥理活性）間的相關(guān)性（肖1978，1980；肖等，1982；陳等，2005），該學(xué)科的建立對開發(fā)中藥植物資源具有重要指導(dǎo)意義（彭等，2006；楊等，2008；曹和王，2013）；系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)方法可用于藥物發(fā)現(xiàn)和開發(fā)的相關(guān)問題研究，可在組學(xué)水平拓展藥用植物親緣學(xué)的領(lǐng)域，由此衍生出藥用基因組親緣學(xué)的新概念。本書作者基于藥用植物親緣學(xué)的長期研究積累，提出這一新概念。本章簡述藥用植物親緣學(xué)的知識譜系、研究方法和范式轉(zhuǎn)換，展望藥用基因組親緣學(xué)的理論和實踐價值。選擇《中國藥典》2015版收錄最多的毛茛科為例，可以對藥用基因組親緣學(xué)進行深入的概念驗證和實證研究。結(jié)合傳統(tǒng)藥物學(xué)知識積累（包括中藥藥性和功效知識）和藥理研究揭示的生物活性，在基因組、轉(zhuǎn)錄組和代謝組水平探討毛茛科及其重要族屬的系統(tǒng)發(fā)育和進化關(guān)系，揭示藥用植物基因型和代謝表型，以及近緣種遺傳多樣性和化學(xué)多樣性的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。通過毛茛科示范研究，豐富藥用植物親緣學(xué)研究的內(nèi)涵，開放地吸收有關(guān)領(lǐng)域的新知識和新技術(shù)，促進中藥資源學(xué)科的成長。

近年隨著高通量測序技術(shù)的迅猛發(fā)展，生物系統(tǒng)發(fā)育研究中開始采用基因組數(shù)據(jù)，因此出現(xiàn)一些新術(shù)語，如系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)（phylogenomics，基因組系統(tǒng)學(xué)/基因組親緣學(xué)；Eisen和Fraser，2003）、藥用系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)（pharmacophylogenomics）（Searls，2003）、轉(zhuǎn)錄組親緣學(xué)（phylotranscriptomics；Kohonen等，2007）等。系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)是進化和基因組學(xué)的交叉學(xué)科，是將基因組數(shù)據(jù)用于進化關(guān)系重建的綜合分析；藥用植物親緣學(xué)研究藥用生物（特別是藥用植物）的生物親緣關(guān)系、化學(xué)成分和療效（傳統(tǒng)療效和藥理活性）間的相關(guān)性；系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)方法可用于藥物發(fā)現(xiàn)和開發(fā)的相關(guān)問題研究，在組學(xué)水平拓展了藥用植物親緣學(xué)的領(lǐng)域（圖1-1）。系統(tǒng)學(xué)（親緣學(xué)）是生命科學(xué)各分支和交叉學(xué)科的根基所在，在中藥資源學(xué)、中藥鑒定和質(zhì)量評價、中藥藥性、中藥毒理和民族藥等中藥學(xué)相關(guān)領(lǐng)域起到提綱挈領(lǐng)的作用。提出藥用基因組親緣學(xué)新概念，是應(yīng)學(xué)科交融的大勢所趨，期望在中醫(yī)藥理論指導(dǎo)下，運用多學(xué)科新理念、新方法和創(chuàng)新的技術(shù)手段進行跨學(xué)科綜合研究，推動中藥資源學(xué)科理論建構(gòu)和實踐應(yīng)用，更好地服務(wù)于中醫(yī)藥現(xiàn)代化事業(yè)。

圖1-1 　可用于藥用植物親緣學(xué)親緣關(guān)系推斷的組學(xué)數(shù)據(jù)

RAD—限制酶切位點相關(guān)的DNA；SNP—單核苷酸多態(tài)性；SSR—簡單重復(fù)序列；EST—表達序列標簽

全球現(xiàn)存種子植物超過300000種，約60%植物在后新石器時代的人類文明史中作為藥物使用。當今人類不僅采集野生植物供藥用，而且對許多重要藥用植物進行栽培馴化（肖等，2007，2011；趙等，2008），這構(gòu)成人類文明史不可或缺的一部分。中國有超過10000種藥用植物，中藥材約87%為植物藥（陳等，2010）。藥用植物也是許多化學(xué)藥物的基本原材料，如抗瘧的青蒿素和抗癌的紫杉醇等重磅藥。目前超過1/3臨床用藥來自植物提取物和/或其衍生物。但絕大多數(shù)藥用物種尚未馴化，且目前可用于改進藥用植物屬性使其療效提高的工具并不多。過度采集已導(dǎo)致植物藥供應(yīng)危機，產(chǎn)紫杉烷的紅豆杉屬植物是一典型例證（Hao等，2012）。另一方面，必須對藥用植物基因組進化模式有深刻理解才能更有效地馴化和改良它們。可將人工選育看作加速和靶向的自然選擇。藥用植物基因組進化研究對于理解植物進化和系統(tǒng)發(fā)育的普遍機制十分重要，也有助于植物基藥物發(fā)現(xiàn)和開發(fā)，以及植物藥資源可持續(xù)利用。本章審視藥用植物親緣學(xué)發(fā)展脈絡(luò)，梳理相關(guān)知識譜系，在植物基因組進化和系統(tǒng)發(fā)育框架內(nèi)論述藥用植物親緣學(xué)創(chuàng)新研究方法和研究范式變遷，指出研究空位和發(fā)展趨勢，拋磚引玉，希望啟迪思維，促進學(xué)科發(fā)展。