第1章　藥用植物親緣學(xué)論綱——知識(shí)譜系、認(rèn)識(shí)論和范式轉(zhuǎn)換

1.1　概述

中藥資源是我國(guó)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(diǎn)和重點(diǎn)。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(duì)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(zhǎng)期研究積累，提出這一新概念。本章簡(jiǎn)述藥用植物親緣學(xué)的知識(shí)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(shí)踐價(jià)值。選擇《中國(guó)藥典》2015版收錄最多的毛茛科為例，可以對(duì)藥用基因組親緣學(xué)進(jìn)行深入的概念驗(yàn)證和實(shí)證研究。結(jié)合傳統(tǒng)藥物學(xué)知識(shí)積累（包括中藥藥性和功效知識(shí)）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(jìn)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(shí)和新技術(shù)，促進(jìn)中藥資源學(xué)科的成長(zhǎng)。

近年隨著高通量測(cè)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(jìn)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(jìn)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(píng)價(jià)、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(shì)所趨，期望在中醫(yī)藥理論指導(dǎo)下，運(yùn)用多學(xué)科新理念、新方法和創(chuàng)新的技術(shù)手段進(jìn)行跨學(xué)科綜合研究，推動(dòng)中藥資源學(xué)科理論建構(gòu)和實(shí)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(diǎn)相關(guān)的DNA；SNP—單核苷酸多態(tài)性；SSR—簡(jiǎn)單重復(fù)序列；EST—表達(dá)序列標(biāo)簽

全球現(xiàn)存種子植物超過300000種，約60%植物在后新石器時(shí)代的人類文明史中作為藥物使用。當(dāng)今人類不僅采集野生植物供藥用，而且對(duì)許多重要藥用植物進(jìn)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(guó)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(jìn)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(jī)，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(duì)藥用植物基因組進(jìn)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(jìn)化研究對(duì)于理解植物進(jìn)化和系統(tǒng)發(fā)育的普遍機(jī)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(shí)譜系，在植物基因組進(jìn)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(shì)，拋磚引玉，希望啟迪思維，促進(jìn)學(xué)科發(fā)展。