中药种业的发展趋势与前沿技术展望

张莹雪，李小娜

（郑州市兽药饲料质量安全检验中心，郑州 450052）

中医药是我国医疗健康行业的优势和特色，在近几年暴发的新型冠状病毒肺炎疫情中，中医药参与疫情救治并取得了良好成效。在“十四五”规划中，中医药事业的发展是规划的重要部分和内容，“十四五”期间将是中医药事业进入快速发展、高速发展的黄金时期。中医药也包括中兽药，既能促进动物生长，又不会产生大量危害人体健康的药物残留，因此并不需要休药期，目前在饲料、养殖业全面禁抗、限抗的大背景下，中药已受到广大饲料生产企业、畜禽养殖者、兽药生产企业等的重视，是研制开发的重点项目。

1 中药种业的发展趋势

1.1 中药种业被重视程度日益提高

中药材种子是中药产业的“源头”，其质量直接决定药材质量，大力推广中药材优质种子是促进中药材质优量多的关键性措施，是中医药产业发展的基础，直接影响中药产业的可持续发展，被重视程度也日益提高。

1.1.1 国家层面

为促进中医药事业传承，确保中药材事业稳步发展，国家不断加大中药材资源保护力度。1960年以来，国家先后组织开展4次资源普查，共收集中药材种质资源12000余种，包括药用植物、药用动物和药用矿物。通过资源普查，有效保护了一批濒危资源，发现了一批新药用资源，为我国中药材发展奠定了良好基础。同时，自2012年开始，国家累计投资4000万元建设了40万份库容的海南和四川省中药材种质资源库，建立了30 余个药用植物重点物种保护圃，为中药材种质资源的异地保护利用提供了保障。下一阶段国家将按照《全国道地药材生产基地建设规划（2018—2025年）》加强道地药材生产基地建设，减少野生药材使用量，增加人工养殖数量，并开展野生药材繁育，推动资源保藏库和保护圃建设，确保中药材种子资源得到有效开发和利用。

1.1.2 政策和经济层面

近年来，养殖业和饲料行业都加快了“减抗、替抗”的研究和实践，“无抗”已是大势所趋，据农业农村部公告，自2020年7月1日起，饲料生产企业将停止生产含有促生长类药物饲料添加剂的商品饲料。不少企业研发出“替抗”产品，其中重要的就是中草药产品，从而在全面“禁抗”的大背景下确保养殖生产持续稳定。

我国有关中药种业的战略规划、政策法规也正在逐步建立和完善中，对中药种业的资金、项目投入力度也越来越大。国家已出台了《中华人民共和国种子法》《国务院关于扶持和促进中医药事业发展的若干意见》《中医药发展战略规划纲要（2016—2030年）》等，即将出台《中药材管理办法》等。国务院办公厅印发《关于加快中医药特色发展若干政策措施的通知》中指出，中医药发展离不开社会资本、融资担保机构、信用服务机构、金融机构等对中医药产业投资、贷款担保、信息收集加工以及创新金融产品等的鼓励和帮扶，只有加大投资力度，鼓励各类担保信用金融机构等对中医药领域企业提供支持，中国中医药行业才能健康有序有特色可持续发展。

1.1.3 行业层面

为促进中药材种子种苗良种选育、繁育、推广，规范生产、加工和销售，推动中药材种业发展，2016年4月13日经中国中药协会（国中药协[2016]19 号）批准成立中国中药协会中药材种子种苗专业委员会。该委员会自成立以来，数次组织全国各地的种子种苗科研院所以及中药材种子种苗生产经营企业承办或参与中药材种子种苗发展研讨会、中药材种子种苗技术培训会等，科研院所的专家学者、企业代表、专业种植合作社负责人及有关种子种苗领域技术骨干积极参与会议，积极促进全行业发展。这些会议以市场需求为导向、以种子繁育为核心、以良种选育为支撑，指导中药材种子种苗规范化生产加工、种子标准的制定和推广应用，构建全国中药材种子种苗创新、协调、绿色、开放、共享的专业化服务平台，推动中药种业的规范化、标准化和产业化发展，从源头上确保中药材质量，提升中药农业的现代化水平。

1.1.4 企业∕个人层面

为确保中药材种子质高量足，要大力推进中药材种子种苗繁育基地建设和龙头企业扶持。目前，通过“国家基本药物所需中药原料资源调查和监测项目”支持，已在我国20个省区布局建设了几十个繁育基地、数百个子基地，累计种植面积近7万亩（1亩≈667 m2），繁育中药材种子种苗160余种。在基地建设中，始终坚持产学研用，突出以企业为主体的原则，推动地方引入规模较大、科研能力强的企业入驻基地，鼓励相关企业参与基地建设和开发，并给予政策、金融、用地等方面支持，扩大良繁基地建设、扩大奖励支持政策的覆盖范围，改善基地条件、提高生产能力，形成以政府为主导、企业为主体、养殖户有机衔接的良好发展环境，构建“中药企业+种植大户∕专业合作社+农户”的利益联结机制，促进中药材种子产业迅速健康发展。

1.2 中药种业创新发展不断加强

中药种业的发展在于科技创新，前沿科学技术及研发平台是中药种业现代化与持续健康发展的有力支撑，建立跨领域、跨专业、跨团队的创新平台，将产、学、研、用协同运用，同时组建以政府、行业、企业、基地为基础的联盟，通过学习并运用相关领域的新技术新方法，结合中药材自有特点，针对共性与关键性问题进行联合攻关和创新，实现从“选”向“育”转变，以优良品种促进中药材品质更高、产量更稳、用途更加丰富。目前，我国科研创新重点在种子选育、种苗繁育和中药材种植三个方面。

种子选育方面，品质、药效、抗性、适应性、产量等是中药材新品种选育的重点，育种方向逐渐从混合与系统选育向杂交与突变育种（航天诱变、等离子诱变、物理诱变和化学诱变技术等）转变，目前现代分子育种前沿技术是分子标记的辅助选择育种、全基因组关联分析（GWAS）等技术。此外，还可通过过表达、基因插入∕删除、基因编辑等手段进行高效、快速的遗传改良。种苗繁育方面，濒危中药材的繁育技术常用方法或技术是生物工程、发酵、组培、合成生物学等，与此同时，这些技术也可以减少自然开采对环境资源的破坏。中药材种植方面，创新发展的重点是绿色、精准、生态生产、机械化、人工智能。

1.3 中药种业可持续发展有效推进

中药材种子种苗质量、种子质量认证和管理、种子质量监督检验、从业人员的素质、规范化制种基地、工农相结合等方面均是中药种业可持续发展有效推进的重点。

1.3.1 保障中药材种子种苗质量

中药材有别于其他农作物，其使用价值决定其要在保证疗效的前提下追求精益求精，保证质量的基础上追求数量。在多年的实践和试验的基础上，目前针对中药材已制定了技术规范、技术标准和追溯体系，主要涉及的方面是中药材种子种苗的特性、质量、加工生产、检验检测、包装、运输、贮存等。通过在生产、使用和管理过程中对这些技术规范、技术标准和追溯体系的认真贯彻执行，保障了中药材种子种苗的安全性和可控性，做到了有法可依、有规可循、有源可溯、去向可查、过程可控、责任可究。

1.3.2 强化种子质量认证和管理体系

提高种子质量、完善种子质量控制的主要手段之一是种子质量认证。强化种子质量认证是指不仅要确认种子质量，还要获得种子认证证书和标签才能准入市场流通。种子质量的确认方式是品种合格性认可、系谱繁殖、过程控制、验证等。只有质量符合种子认证要求的种子，才能再获得种子认证证书和标签，最终进入市场流通。

除了强化中药材种子质量认证外，还有建立和完善涉及到种质资源保护、良种选育、品种审定、品种推广、质量检验、种子贮藏、种子流通等方面的法律法规，才能不断完善中药材种业质量管理体系。

1.3.3 建立健全种子质量监督检验体系

建立健全中药材种子质量监督体系，一是要强化质量管理，尤其是加强商品种子生产过程中的质量监督；二是完善以政府质检机构为主导的中药材种子质量监督体系，增强第三方质检机构质量监督和市场监管意识，三是推行计量认证制度，提高监督及检测机构能力，充分发挥其职能。

1.3.4 打造规范化制种基地

规范化规模化的制种基地和制种流程是优质中药材种子种苗生产的基础，也是满足市场对优质种源需求的基础。规范化和规模化的中药材制种基地具有如下特征：一是生产基地统一规划，二是选择优质种子种苗，三是统一供应种子种苗，四是统一管理投入品。规范化和规模化的制种流程具有如下特征：一是种植技术规程统一，二是采收技术规程统一，三是初加工技术规程统一，四是包装与贮藏技术规程统一。

1.3.5 提高种业从业人员的素质

加强种业从业人员和专业人才的培养是整个产业可持续发展的基础，鼓励中药材企业、大户和农林技术服务部门与科研院所、高职院校进行技术合作，加大在经费、资金、研究等方面的投入，把人才需求与人才培养结合起来，从整个中药材产业发展的角度，整体规划，分步实施，建成一支高素质产业化的科技队伍，以适应中药种业的快速发展。

1.3.6 形成工农反哺模式

工业与农业相辅相成，缺一不可，工业在依靠农业的同时，又能带动其发展，农业在保证工业的同时，又能促进其发展。中药农业和中药工业应建立起合作机制，以品种和利益作桥梁和纽带，使得农业为工业提供原材料种植，农业依靠工业进行深加工，从而形成强强联合，合作发展，携手共赢的农反哺模式。

2 中药种业前沿技术展望

随着人口的迅猛增长和人均生活水平的提升，目前中药材的需求量越来越大，但是日益恶化的自然环境大大降低了中药材的质量和数量。因此，市场急需有效成分含量和产量更高以及稳定性更好的优质中药材，其筛选、培育、贮藏和鉴定技术的创新和发展迫在眉睫。传统育种、储藏、鉴定、播种等方式具有育种周期长、不确定度大、储存易腐败变质、鉴定时间久、准确率低、种子播种适应能力差等缺点，难以满足现阶段人类对药用植物的巨大需求，需要利用现代分子生物学、现代加工技术、数字化技术等实现对中药材育种、储藏、鉴定、播种的改良。

2.1 中药材分子标记辅助育种技术

分子标记辅助育种是将现代分子生物学与传统遗传育种相结合，培育中药材优良种质的重要方法之一，其育种的主要目标是使中药材的生物学性状稳定、产量和药用成分可控，所生产的药材具有“优形、优质、优效”特征。相对于传统选育偏重于表型性状选择，分子标记辅助育种还注重基因型的筛选，其主要包括分子遗传连锁图谱构建、数量性状位点（QTL）定位、遗传多样性研究、品种与杂交种质纯度鉴定、分子标记辅助选择应用等5个领域[1]。目前在中药材分子标记辅助育种研究中主要采用的是DNA 分子标记为SCoT（start codon targeted polymorphism）、ISSR（inter-simple sequence repeat）、SSR（simple sequence repeat），SNP（single nucleotide polymorphism）等[2-3]。随着高通量测序技术的快速发展， 全基因组关联分析（GWAS）、分子设计育种将成为未来中药材育种的热点。

2.2 四阶式分子育种

分子标记的难度随着高通量测序的发展而降低，四阶式分子育种作为分子标记育种技术充分利用了高通量测序技术，在育种前期通过基因组测序获得大量遗传标记用于辅助选育，四阶式分子育种的本质是将分子标记技术与系统选育相融合，从而达到快速育种的目的。

四阶式分子育种技术的流程共分为四个阶段：第一阶段是运用基因组测序获得高密度分子标记；第二阶段是挖掘与目标性状关联的基因或分子标记；第三阶段是将这些基因或分子标记应用在系统选育、辅助田间选择获得目标株系；第四阶段是扩繁目标株系，获得育成品种。四阶式育种与传统育种相比，直接利用目标基因或分子标记，跳过杂交、自交等复杂繁琐的传统遗传方式，大大缩短了育种时间，其将分子生物技术与传统育种相结合，在获得目标性状基因纯合而背景基因杂合的过程中有着巨大的应用价值[4]。

2.3 基因编辑育种技术

传统的杂交和选育只能是对已有的基因进行排列，并不能创造出新的基因，虽然目前有许多人工诱导突变基因技术，但是由于突变位置随机，并不能定向改造植物。而快速发展的基因编辑技术能够定向创造新的突变基因和表型，克服了传统诱导突变基因技术的缺点，有望在中药材育种中发挥巨大作用。

基因编辑技术随着科技发展其编辑形式越来越多，例如可在特定基因位置插入或删除基因，在特定位置进行碱基替换或删除整条染色体等，不同的编辑模式在药用植物的育种中都有着巨大的应用潜力。中药材种业常见的基因编辑模式是在基因编码区域特定位置插入或删除基因，可改变其编码的蛋白质，从而影响代谢；在启动子区域进行基因编辑，可改变基因表达模式，从而造成表型变化；在特定位点敲入一段外源基因，从而实现全新的功能[4]。

2.4 中药材种子自动智能化贮藏仓库

种子是中药材的生产之本，农业生产的基础，而优质的中药材种子是中药材可持续发展的基础。种子在贮藏过程中，其内部的蛋白质、可溶性糖、脂肪等代谢产物以及过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、丙二醛（MDA）等各种酶会发生复杂的生理生化变化。目前，中药材种子贮藏过程中常用到自然风干法、带果阴干法、晒干法、湿沙贮藏法、常温超干贮藏、超低温贮藏、超低氧贮藏、人工种子贮藏等方法[5]。随着社会的发展，计算机等数字化技术也逐步被应用于农作物种子贮藏，为了促使中药材种子贮藏工作向现代化、自动化、智能化方向发展，用现代化设备合理控制贮藏条件，建立中药材种子自动智能化贮藏仓库势在必行。自动智能化贮藏仓库将会根据种子的类型智能选用不同的贮藏方法，合理控制仓储条件，降低种子劣变，保持种子发芽力和生活力，延长种子寿命，从而确保种子的播种价值。

2.5 宏条形码鉴定方法

DNA 条形码技术利用基因组中一段标准的、相对较短的DNA 片段进行物种鉴定，是以物种遗传信息为鉴定依据，不受被鉴定物种生长环境、发育阶段、样品形态和组织部位的限制，具有通用、客观、准确等特点。传统的DNA 条形码技术主要用于单个样品的物种鉴定，随着高通量测序技术的发展，宏条形码鉴定方法建立，其充分利用了DNA 条形码技术和高通量测序技术的优势，快速大量地获取样品遗传信息并进行多样性分析，使混合样品的物种构成和纯度分析成为可能[6]。基于宏条形码鉴定方法的优势，其应用于市售中药材种子的群体鉴定中，对中药材种子质量进行评价，为中药材种子鉴定技术的发展带来新的契机，推进我国中药材种子鉴定规范化建设进程。

2.6 中药材种子丸粒化技术

中药材种子种类多，形状、体积、质量差异大，以原形态播种会极大地影响繁殖效果[8]。种子丸粒化技术是一种新型种子加工技术，其利用非种子物质黏着在种皮表面，在不改变种子生物特性的前提下将原种子加工成大小均一、强度适中、表面光滑的颗粒。依据丸粒化的程度和用途不同种子丸粒化可分为重型丸化、结壳包衣、速生丸化、扁平丸化和集束丸化5种类型。将种子丸粒化技术运用在中药材种子上，既可以实现中药材种子带肥带药下田，也为实现机械化定量播种创造了条件[7]。大力推进中药材种子丸粒化技术的研究和推广，不断提升种子的品质，提高其适播性、抗病性和抗虫性，加快中药种业标准化、规范化、商品化的进程，为中药材品质的提升做出贡献。