中药分子鉴定发展中的若干问题探讨(1)
[摘要]中药分子鉴定已从实验室研究进入广泛应用阶段，但在其快速发展的同时也存在一些误区和问题。该文对中药分子鉴定使用原则、研究领域中的热点问题以及技术创新发展进行了深入探讨，提出中药分子鉴别技术应建立在科学、客观的基础上，遵循在一定系统学研究背景，采取个案分析原则建立分阶层的鉴定体系。在此基础上研发满足实际需要的分子鉴定技术，以达到快速、现场、高通量、低成本的中药鉴定目的，将实验室成果进一步转化，服务于中药产业。
[关键词]中药分子鉴定；使用原则；热点领域；技术创新
近20年间，国内外学者一起致力于运用生物技术对中药进行研究，尤其是分子标记技术在中药鉴定中的应用是目前最令人鼓舞的进展之一。蛇类药材的分子鉴别方法成为《中国药典》(2010年版)收载的第一个中药分子鉴别方法，标志着这一技术已从实验室研究进入广泛应用阶段。与传统中药鉴别方法相比，中药分子鉴别具有准确性高、重现性好等特点，且不受样品形态的限制，原药材、饮片、粉末乃至含有生药原型的中成药(丸剂、散剂等)均可应用，由于其所需检样量少，对珍稀药材及化石标本的鉴定更具应用价值[1]。但随着中药分子鉴别快速发展的同时，也存在一些误区和问题，值得探讨。
, http://www.100md.com
1 中药分子鉴定使用原则
随着分子生物技术的高速发展，大量药用动、植物的基因序列已见发表，动植物DNA条形码的开发已成为科研热点之一[2-3]。这些公共基因资源为各科研领域的发展提供了宝贵的基础，也加速了中药分子鉴定技术的开发与应用。但由于生物进化机制的复杂性，如多倍化现象(如大黄属植物[4])、基因水平转移(如菟丝子属[5])、杂交(如独活属[6]、白珠属[7])、基因渗入、辐射物种形成(如石斛属[8]、龙胆属[9])和物种谱系分选不完全[10]等，经常造成物种树与基因树不一致，导致DNA条形码序列在一些物种间没有鉴别力[11-14]。因此，即使药材真伪品来源于不同物种，其DNA条形码序列也可能完全一致，以致会导致错误的鉴别结论。中药分子鉴定的本质是物种的界定，物种的概念有生物学的种和分类学的种，生物学种的界限是生殖隔离，分类学种的界定是根据分类学特征(如形态特征、DNA序列特征等)的差异，在植物中，很多种间没有明显的生殖隔离，出现大量的过渡类型，导致分类学种界定的困难。如何界定某种中药的物种界限和种内变异幅度，是中药分子鉴定的瓶颈问题，分子系统学是解决这一瓶颈问题的有力工具，缺乏分子系统学分析的中药分子鉴定，就好比“盲人摸象”，难免盲目性和片面性，必然是不可靠的。为此提出中药分子鉴定的二步法：首先建立被鉴定中药所在属完全物种取样(包括药用和非药用的种)的分子系统数据库，然后将被鉴定中药在该数据库中进行比对判断其归属。数据库涵盖物种的全面与否决定了该鉴定系统的可靠程度。
, 百拇医药
另一方面，中药材种类繁多，使用历史悠久，来源复杂；有些药材来自野生，有些药材来自栽培，它们的进化历史不尽相同[15]。加上异地引种和商业贸易的发展，人为改变了居群间、种间的基因流，使药用植物间发生杂交或基因渐渗程度进一步增强，在栽培药用植物中出现了明显的种质混杂情况。因此，某味药材分子鉴别方法的建立不能证明其他药材品种也具备建立分子鉴定方法的条件，需要采取个案分析原则，即针对具体的药材品种进行个案评估，逐步进行推进，在了解和把握品种具体情况前，不应作出中药分子鉴别使用的结论和决定，更不能简单地予以全盘通过或者全盘否定。
在明确药材物种树与基因树一致的前提下，可以选择合适的基因片段进行中药分子鉴别。由于物种的生活型(木本与草本)、物种形成方式(渐进式分化与适应性辐射)等存在极大的多样性，物种间基因的进化速率存在很大的差异[16-17]。这使得基因标记在某一类群可能分辨率很高而在另一类群却很低，甚至没有分辨度[18]。到目前为止，还没有一个理想基因标记可以分辨所有的植物类群[19]，因此一味地去寻找高分辨率的“万能标记”可能是中药分子鉴定的误区。在中药DNA条形码的选择上一个可行的办法是“分阶层的鉴定体系”[19-20]，即先在整个植物界确定一个进化速率适中的基因片段作为核心条形码，然后再在科或属级水平寻找高进化速率的基因作为辅助条形码。当前对于陆生植物核心条形码已经达成共识(matK+rbcL或ITS)，而在特定类群基于药用植物基因组筛选辅助条形码并建立标准可能是未来中药分子鉴定的发展方向之一。
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总之，中药分子鉴别技术应建立在科学、客观的基础上，遵循在一定系统学研究背景，采取个案分析原则建立分阶层的鉴定体系，为中药分子鉴定使用提供依据。
2 中药分子鉴定研究领域中的热点问题
“真伪优劣”是中药鉴定领域的核心问题。就中药分子鉴别而言，其研究的重点应侧重于解决传统鉴别中的难点和热点问题，如多来源药材鉴别、产地鉴别、年限鉴别、成药鉴别等。
2.1 多来源药材鉴别 受到历史、地理和人为因素的影响及研究手段的限制，长期以来我国中药材存在多来源的现象。2010年版《中国药典》中收载140余种多来源的药材。按一药一名一标准的原则，科学、客观地逐步解决中药材长期存在的同品名来源问题是未来重要的研究方向，也是《中国药典》要求和规定的理想目标。
药材多来源的生物学内涵即亲缘关系相近的近缘种或相近的分类单位。原动植物的分类地位的确定对多来源药材的鉴别有显著作用。现今多来源药材的研究主要集中于同种药材不同来源的主要化学成分及显微鉴别，如淫羊藿[21-22]研究，分子水平的鉴别研究尚处于起步阶段。解决多来源药材的问题，在结合形态学考察的前提下，针对特定的问题选择合适的分子片段开展多来源药材的分子鉴定。通常使用核基因组ITS序列、叶绿体基因的非编码区序列或线粒体COⅠ基因对植物较低分类阶元[23]及动物物种进行鉴定分类。遵循中医临床用药经验，对常用的多来源药材进行深入研究，基于系统学的鉴定方法与体系，从居群水平搞清楚中药原动植物的分类地位。按照中药分子鉴定使用原则，在分子系统学研究基础上开展多来源药材的分子鉴定[24]，以期对我国常用多来源中药材进行进一步的系统研究与鉴定分类。, 百拇医药(黄璐琦 袁媛 袁庆军 金效华 张伟 钱丹 蒋超)
[关键词]中药分子鉴定；使用原则；热点领域；技术创新
近20年间，国内外学者一起致力于运用生物技术对中药进行研究，尤其是分子标记技术在中药鉴定中的应用是目前最令人鼓舞的进展之一。蛇类药材的分子鉴别方法成为《中国药典》(2010年版)收载的第一个中药分子鉴别方法，标志着这一技术已从实验室研究进入广泛应用阶段。与传统中药鉴别方法相比，中药分子鉴别具有准确性高、重现性好等特点，且不受样品形态的限制，原药材、饮片、粉末乃至含有生药原型的中成药(丸剂、散剂等)均可应用，由于其所需检样量少，对珍稀药材及化石标本的鉴定更具应用价值[1]。但随着中药分子鉴别快速发展的同时，也存在一些误区和问题，值得探讨。
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1 中药分子鉴定使用原则
随着分子生物技术的高速发展，大量药用动、植物的基因序列已见发表，动植物DNA条形码的开发已成为科研热点之一[2-3]。这些公共基因资源为各科研领域的发展提供了宝贵的基础，也加速了中药分子鉴定技术的开发与应用。但由于生物进化机制的复杂性，如多倍化现象(如大黄属植物[4])、基因水平转移(如菟丝子属[5])、杂交(如独活属[6]、白珠属[7])、基因渗入、辐射物种形成(如石斛属[8]、龙胆属[9])和物种谱系分选不完全[10]等，经常造成物种树与基因树不一致，导致DNA条形码序列在一些物种间没有鉴别力[11-14]。因此，即使药材真伪品来源于不同物种，其DNA条形码序列也可能完全一致，以致会导致错误的鉴别结论。中药分子鉴定的本质是物种的界定，物种的概念有生物学的种和分类学的种，生物学种的界限是生殖隔离，分类学种的界定是根据分类学特征(如形态特征、DNA序列特征等)的差异，在植物中，很多种间没有明显的生殖隔离，出现大量的过渡类型，导致分类学种界定的困难。如何界定某种中药的物种界限和种内变异幅度，是中药分子鉴定的瓶颈问题，分子系统学是解决这一瓶颈问题的有力工具，缺乏分子系统学分析的中药分子鉴定，就好比“盲人摸象”，难免盲目性和片面性，必然是不可靠的。为此提出中药分子鉴定的二步法：首先建立被鉴定中药所在属完全物种取样(包括药用和非药用的种)的分子系统数据库，然后将被鉴定中药在该数据库中进行比对判断其归属。数据库涵盖物种的全面与否决定了该鉴定系统的可靠程度。
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另一方面，中药材种类繁多，使用历史悠久，来源复杂；有些药材来自野生，有些药材来自栽培，它们的进化历史不尽相同[15]。加上异地引种和商业贸易的发展，人为改变了居群间、种间的基因流，使药用植物间发生杂交或基因渐渗程度进一步增强，在栽培药用植物中出现了明显的种质混杂情况。因此，某味药材分子鉴别方法的建立不能证明其他药材品种也具备建立分子鉴定方法的条件，需要采取个案分析原则，即针对具体的药材品种进行个案评估，逐步进行推进，在了解和把握品种具体情况前，不应作出中药分子鉴别使用的结论和决定，更不能简单地予以全盘通过或者全盘否定。
在明确药材物种树与基因树一致的前提下，可以选择合适的基因片段进行中药分子鉴别。由于物种的生活型(木本与草本)、物种形成方式(渐进式分化与适应性辐射)等存在极大的多样性，物种间基因的进化速率存在很大的差异[16-17]。这使得基因标记在某一类群可能分辨率很高而在另一类群却很低，甚至没有分辨度[18]。到目前为止，还没有一个理想基因标记可以分辨所有的植物类群[19]，因此一味地去寻找高分辨率的“万能标记”可能是中药分子鉴定的误区。在中药DNA条形码的选择上一个可行的办法是“分阶层的鉴定体系”[19-20]，即先在整个植物界确定一个进化速率适中的基因片段作为核心条形码，然后再在科或属级水平寻找高进化速率的基因作为辅助条形码。当前对于陆生植物核心条形码已经达成共识(matK+rbcL或ITS)，而在特定类群基于药用植物基因组筛选辅助条形码并建立标准可能是未来中药分子鉴定的发展方向之一。
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总之，中药分子鉴别技术应建立在科学、客观的基础上，遵循在一定系统学研究背景，采取个案分析原则建立分阶层的鉴定体系，为中药分子鉴定使用提供依据。
2 中药分子鉴定研究领域中的热点问题
“真伪优劣”是中药鉴定领域的核心问题。就中药分子鉴别而言，其研究的重点应侧重于解决传统鉴别中的难点和热点问题，如多来源药材鉴别、产地鉴别、年限鉴别、成药鉴别等。
2.1 多来源药材鉴别 受到历史、地理和人为因素的影响及研究手段的限制，长期以来我国中药材存在多来源的现象。2010年版《中国药典》中收载140余种多来源的药材。按一药一名一标准的原则，科学、客观地逐步解决中药材长期存在的同品名来源问题是未来重要的研究方向，也是《中国药典》要求和规定的理想目标。
药材多来源的生物学内涵即亲缘关系相近的近缘种或相近的分类单位。原动植物的分类地位的确定对多来源药材的鉴别有显著作用。现今多来源药材的研究主要集中于同种药材不同来源的主要化学成分及显微鉴别，如淫羊藿[21-22]研究，分子水平的鉴别研究尚处于起步阶段。解决多来源药材的问题，在结合形态学考察的前提下，针对特定的问题选择合适的分子片段开展多来源药材的分子鉴定。通常使用核基因组ITS序列、叶绿体基因的非编码区序列或线粒体COⅠ基因对植物较低分类阶元[23]及动物物种进行鉴定分类。遵循中医临床用药经验，对常用的多来源药材进行深入研究，基于系统学的鉴定方法与体系，从居群水平搞清楚中药原动植物的分类地位。按照中药分子鉴定使用原则，在分子系统学研究基础上开展多来源药材的分子鉴定[24]，以期对我国常用多来源中药材进行进一步的系统研究与鉴定分类。, 百拇医药(黄璐琦 袁媛 袁庆军 金效华 张伟 钱丹 蒋超)