用前沿科技助力中藥材品質(zhì)提升

□ 衛(wèi)婷婷

董林林

《晏子春秋·雜下之十》有云：“橘生淮南則為橘，生于淮北則為枳，葉徒相似，其實味不同。所以然者何？水土異也?！杯h(huán)境不同，事物的性質(zhì)也會隨之改變，中藥材更是如此。中藥藥性形成是氣候、土壤、生物、地形等綜合作用的結(jié)果。中藥材的質(zhì)量好壞直接關(guān)系到中藥療效，故有“非道地藥材不處方，非道地藥材不經(jīng)營”之說。

道地藥材是我國傳統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)中藥材的代名詞，每味道地藥材根據(jù)其性味不同，都有道地產(chǎn)區(qū)，譬如云南三七、長白山人參、浙江貝母、寧夏枸杞子等都屬于道地藥材。然而，因需求量大增而導(dǎo)致的產(chǎn)地外擴(kuò)，化肥農(nóng)藥使用不當(dāng)，中藥材的連作障礙等都嚴(yán)重制約了藥材道地性的發(fā)揮。如何在增加中藥材產(chǎn)量的同時確保其藥性就成為相關(guān)學(xué)者的研究重點，中國中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所分子育種研究室主任、副研究員董林林就是其中一位。多年來，這位年輕的80后女學(xué)者一直致力于藥用植物新品種選育與遺傳改良及無公害栽培、中藥質(zhì)量與安全的研究。在被稱為“中藥生產(chǎn)第一車間”的中藥農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，她努力將前沿科技應(yīng)用于古老中醫(yī)藥的種植，使道地藥材煥發(fā)出更加璀璨的光芒。

分子標(biāo)記輔助育種助力無公害中藥材栽培

2018年11月25日，中華中醫(yī)藥學(xué)會主辦的第五屆岐黃論壇在北京召開，由中國中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所等科研機(jī)構(gòu)和中藥企業(yè)聯(lián)合開展的“無公害中藥材精細(xì)栽培關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”項目榮獲2018年度中華中醫(yī)藥學(xué)會科學(xué)技術(shù)獎一等獎。作為中國中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所研發(fā)團(tuán)隊的核心成員，董林林向記者介紹道：“‘無公害中藥材精細(xì)栽培體系’是由陳士林研究員帶領(lǐng)項目組歷經(jīng)10幾年潛心研究的科技成果，該成果完成了中藥材基原物種122個基因組圖譜構(gòu)建，建立了本草基因組學(xué)科體系，奠定了我國藥材生產(chǎn)分子遺傳學(xué)基礎(chǔ)。完成了43個中藥材優(yōu)良品種選育，獲得新品種證書和良種證書15個，特別是‘苗鄉(xiāng)抗七1號’，其根腐病發(fā)病率降低了62.9%。”

被譽(yù)為南國仙草的中藥三七，是五加科人參屬植物，其性溫、味甘、微苦，具有散察止血、消定痛的功能，在心血管、腦血管、肝臟等疾病的治療中具有良好的療效，已成為片仔癀、云南白藥等400余類1000余種中成藥的核心成分。目前被廣泛運用到臨床、保健、制藥等方面。我國人工栽培三七的歷史至今已有400多年，其種植總面積的90%都集中在云南省。尤其是云南文山，其處于低緯度、高海拔的氣候條件，有利于三七有效成分和干物質(zhì)的積累，因此文山三七產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)良，是三七的“道地產(chǎn)區(qū)”。

然而，在三七的栽培過程中存在著農(nóng)殘高、病蟲害重、連作障礙嚴(yán)重等問題，阻礙了三七產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為保證三七藥材質(zhì)量，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，建立三七無公害種植體系，年輕的董林林肩負(fù)起科研重任，多年來多次往返于北京與云南文山三七種植基地，用前沿科技為三七品質(zhì)提升助力。

“一年中我去了16次，我們先從北京去昆明，再從昆明到文山，然后從文山再開兩個多小時才能到基地”。同時基地的住宿條件也并不理想，尤其是夏天時，臨時搭建的工棚無法洗澡。但長途跋涉的艱辛和工作環(huán)境的簡陋，在外表柔弱內(nèi)心堅定的董林林看來并不是什么難事，她輕描淡寫地說道：“這就是我工作的一部分?！闭菓{借著對科研的無限熱愛和執(zhí)著，董林林在三七種植上取得了一個又一個可喜成果。

在“無公害中藥材精細(xì)栽培關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”項目中，董林林構(gòu)建了新品種選育的技術(shù)平臺?！耙匀邽槔覀儾捎梅肿訕?biāo)記輔助育種方式，對三七抗逆及優(yōu)質(zhì)品種進(jìn)行選育，培育了首個三七抗病新品種——苗鄉(xiāng)抗七1號。”她介紹說。據(jù)介紹，該研究基于簡化基因組測序技術(shù)篩選出抗病群體的特異SNP位點，利用特異的SNP位點輔助系統(tǒng)選育，縮短了選育周期并提高了選育效率。董林林詳細(xì)地解釋道：“通常需要6個世代的時間才能培養(yǎng)出來三七新品種，而采用這個方法后，我們用4個世代就可以培育出來，節(jié)省了1/3的時間。苗鄉(xiāng)抗七1號的培育離不開項目組成員的通力合作，文山學(xué)院三七研究院的陳中堅院長、王勇所長以及苗鄉(xiāng)三七科技股份有限公司魏富剛總經(jīng)理，都為新品種的培育付出了心血?！?/p>

“苗鄉(xiāng)抗七1號”的成功培育，不僅彌補(bǔ)了三七抗病新品種的空白，同時也為新品種的推廣提供了源頭保障。根腐病是藥用植物生產(chǎn)中的一種毀滅性病害，該病發(fā)生后，容易傳染、發(fā)病率高、防治困難，具有“植物癌癥”之稱，一般藥用植物根腐病的發(fā)病率為10%～30%，有時甚至是100%，導(dǎo)致中藥材絕產(chǎn)絕收。而相關(guān)研究也表明，隨著三七種植年限的增加，根腐病致病菌Fusarum oxysporum的豐度顯著增加，三七死苗率逐年升高。顯而易見，根腐病害的有效防治是保障三七產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的前提。

在以往的種植中，化學(xué)防治是三七根腐病的主要防治方法，但頻繁使用農(nóng)藥易導(dǎo)致藥材農(nóng)藥及重金屬等有害物質(zhì)污染嚴(yán)重。同時農(nóng)藥防治的效果也并不理想，董林林進(jìn)一步解釋道：“根腐病是植物地下根部的病害，當(dāng)你在地上部分發(fā)現(xiàn)癥狀時，植物的地下部分已經(jīng)很嚴(yán)重了，因此防治它最有效的方法還是培育抗根腐病的新品種。”她接著說：“‘苗鄉(xiāng)抗七1號’的出現(xiàn)將減少農(nóng)藥的使用量，降低農(nóng)殘對環(huán)境及人體健康的危害，為三七無公害栽培的推廣提供源頭保障?！?/p>

此外，在“無公害中藥材精細(xì)栽培關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”項目中，董林林還建立了“抗病品種+土壤復(fù)合改良+綠肥回田+菌劑調(diào)控”無公害中藥材病害綜合防治技術(shù)體系，在三七連作障礙及農(nóng)田栽參方面取得了突破。

所謂連作障礙，是指同一作物或近緣作物連作以后，即使在正常管理的情況下，也會產(chǎn)生產(chǎn)量降低、品質(zhì)變劣、生育狀況變差的現(xiàn)象，三七種植的連作障礙問題尤為突出。董林林詳細(xì)解釋道：“三七是宿根類的植物，在生長過程中，植物本身會分泌一些自毒性物質(zhì)，這些物質(zhì)會影響土壤的微生態(tài)環(huán)境。同時作物對肥料的需求也不同。因此多年后，土壤就會出現(xiàn)毒性物質(zhì)累積、微生物群落結(jié)構(gòu)失衡、肥力不均、板結(jié)及鹽漬化等系統(tǒng)性問題?！?/p>

經(jīng)多年研究，董林林認(rèn)識到根際微生態(tài)失衡是土壤系統(tǒng)性問題，需要綜合技術(shù)來破解這一難題。從三七品種、土壤改良、病害綜合防治、田間精細(xì)管理等多方面共同調(diào)控，建立了三七持續(xù)種植體系并進(jìn)行了大田示范?！澳壳?，我們老三七地連續(xù)種植的平均畝產(chǎn)量與從未種植過三七的新地產(chǎn)量基本持平，也算是一種突破?！倍至中老驳卣f。與此同時，在土壤復(fù)合改良、病蟲害生物防治、生物菌肥研發(fā)等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)的基礎(chǔ)之上，作為主要核心人員完成無公害人參農(nóng)田精細(xì)栽培關(guān)鍵技術(shù)，在靖宇、撫松等地區(qū)推廣1萬余畝。此外，作為主要人員她完成了黨參、西洋參、黃精、紅花等十余種中藥材的規(guī)范化生產(chǎn)；作為主要起草人，她制定了三七、人參無公害中藥材質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，為高品質(zhì)藥材樹立了典范。

中國中醫(yī)科學(xué)院一角

執(zhí)著進(jìn)取鑄就科研路

科研之路從來不是一帆風(fēng)順的，唯有依靠執(zhí)著的信念、敢于挑戰(zhàn)的勇氣才能到達(dá)彼岸，董林林亦是如此?！懊慨?dāng)遇到挫折時，我就會想起媽媽的話，‘不要輕易放棄，你再堅持一下可能就成功了’?！?/p>

自幼喜歡花花草草的她，高考時選擇了農(nóng)學(xué)專業(yè)，在一次次的實驗課中，董林林顯示出非常強(qiáng)的動手能力，讓她體會到了成就感、滿足感，更使她愛上了生物研究這個專業(yè)，興趣是最好的老師，就如她所說的：“我越來越喜歡動手做實驗，喜歡那種沉浸其中的感覺?！?/p>

人一生中會遇到很多人，有些會成為你的榜樣，帶給你力量；有些會是領(lǐng)路人，指引你前進(jìn)的方向。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的王倩教授就是帶領(lǐng)董林林走上科研之路的引路人。性格豪爽的王倩與董林林一樣來自山東，同一個家鄉(xiāng)，相似的性格，讓她們相處融洽亦師亦友。“王老師對學(xué)生有足夠的信任，她能真正放手讓我去做好多試驗，她的友善包容對我的影響非常大?！比缃襁@份忘年交還在延續(xù)，而那份珍貴的師生情也讓董林林銘記于心。

探索永無止境，尤其是在科技發(fā)展日新月異的今天。之后求知若渴的董林林又繼續(xù)在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院攻讀了博士學(xué)位，師從李曉林教授、左元梅教授，在植物營養(yǎng)與養(yǎng)分管理、植物—環(huán)境分子生物學(xué)、根結(jié)線蟲病害防治等研究領(lǐng)域深入探索，用專業(yè)知識與操作技能填充自己。而這些學(xué)術(shù)精湛、育人有方的良師們也讓她受益匪淺，她滿懷感激地說：“我覺得自己很幸運，一路下來遇到好多好老師，是他們教會我為師之道，讓我懂得如何與學(xué)生相處。作為老師，首先要把學(xué)生當(dāng)朋友，要努力去發(fā)現(xiàn)學(xué)生的優(yōu)點，并幫學(xué)生把優(yōu)點發(fā)揮到極致，這才是真正的培養(yǎng)?！?/p>

董林林及團(tuán)隊

依托平臺再譜華章

“一個女孩子，要天天跑基地、去產(chǎn)區(qū)，風(fēng)吹日曬的，你覺得你能夠承擔(dān)這份工作嗎？”“我是中國農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)的，出差、去基地是我工作的一部分?！?/p>

這是2014年董林林在中國中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所應(yīng)聘時與一位老教授的對話。她不怕累、肯吃苦的性格給人留下深刻印象，頗得老師認(rèn)可。憑借出色的科研成果，董林林以人才引進(jìn)到中國中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所，開始從事藥用植物分子育種與遺傳改良、連作障礙與病害生物防治的研究。

中國中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所是我國成立最早的國家級研究中藥的專門機(jī)構(gòu)，擁有一流的技術(shù)平臺和專業(yè)人才。這些平臺為董林林的專業(yè)研究提供了精良的設(shè)備保障，而那些優(yōu)秀的科研前輩更是她學(xué)習(xí)的楷模。屠呦呦教授因在青蒿素研究中的杰出貢獻(xiàn)榮獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎，對她來說是莫大的鼓舞；創(chuàng)建了基于ITS2的中草藥DNA條形碼鑒定方法體系的陳士林教授帶領(lǐng)她開展“優(yōu)質(zhì)中藥材栽培關(guān)鍵技術(shù)及推廣應(yīng)用”項目研究，走向了科技前沿。她向記者介紹說：“陳士林老師是一位非常儒雅溫和的學(xué)者，一位真正的科學(xué)家。他教會我要從全局上、整體上去看待課題，同時還要注重細(xì)節(jié)，既嚴(yán)謹(jǐn)又扎實。在他的點撥之下，我的職業(yè)生涯更加立體化了?！?/p>

春種一粒粟，秋收萬顆子。在董林林最美的青春年華中，她躬身于藥用植物新品種選育與遺傳改良等研究，奔波于各個種植基地之間，嬌小的身影常常出現(xiàn)在那一個個中藥材種植大棚中，或是細(xì)致入微地觀察每一顆幼苗的發(fā)育情況，或是生動詳盡地向人講述相關(guān)種植技術(shù)的應(yīng)用。多年來，董林林用辛勤付出的汗水、智慧澆灌出豐碩的成果：她在Journal of Experimental Botany、Acta Pharmaccutica Sinica B、Soil Biology and Biochemistry、New Phyto等學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文50余篇；獲得授權(quán)專利7項，獲得新品種證書5項、良種證書1項；制定并發(fā)布中藥材質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)2項，將科研文章寫在了大地上。尤為值得一提的是，針對西洋參的根腐病，她開發(fā)出一款生防菌劑，更為她贏得了2018年北京市科技新星的榮譽(yù)稱號。該生防菌劑的研發(fā)材料分離自西洋參的根際土壤，生防效果顯著且生態(tài)友好。

“中藥材品質(zhì)提升涉及中藥化學(xué)、農(nóng)學(xué)、生物學(xué)、生態(tài)學(xué)等多學(xué)科，需要我用畢生的精力去研究?！蔽磥?，董林林還將在中藥材品質(zhì)提升深入探索，促使科研更好地服務(wù)于社會，這對她來說任重而道遠(yuǎn)。