最近，《重慶日報》的一則新聞令中國醫學科學院藥物研究所衛生部天然藥物生物合成重點實驗室的程克棣教授擔憂不已：某外國旅客在重慶南川市金佛山偷采珍稀植物巴山榧、紅豆杉，被我公安機關抓獲。程克棣之所以如此擔心，不僅是因為這些我國特有的珍稀藥用植物如果被成功地偷運到國外，借助現代高水平的植物再生技術，完全可能會被培育出來，而且這些植物所特有的遺傳密碼--基因也將有可能流失。

程克棣指出，藥用植物的基因資源不僅對于維持物種的多樣性至關重要，而且對其中的一些功能基因的研究與利用有可能會給制藥工業帶來巨大變革。然而，相對于人類基因和水稻等農作物基因研究的蓬勃發展，我國對藥用植物基因資源的合理利用與保護基本上是一片空白，亟須得到政府部門、研究機構等的重視。

引發制藥方式變革維持物種持續發展

青蒿素是我國學者在20世紀70年代初從青蒿中分離得到的抗瘧有效單體，是目前世界上最有效的治療腦型瘧疾和抗氯喹惡性瘧疾的藥物。長期以來，對藥用植物青蒿進行提取一直是人們獲得青蒿素最有效的途徑。然而，也許在不遠的將來，以青蒿素生物合成途徑中的部分關鍵酶基因來生產青蒿素將變成可能。2004年底，美國微軟公司主席比爾·蓋茨投資4260萬美金，資助一家美國公司進行利用特殊的遺傳工程菌來生產青蒿酸的研究，并想通過不斷的技術改進最終制造出青蒿素。　　 　　程克棣指出，以藥用植物中與某些發揮治療作用的成分合成有關的功能基因來進行藥品生產并非天方夜譚。目前，美國已于2003年在實驗室中應用遺傳工程菌大腸桿菌合成了青蒿素的前體紫穗槐烯;美國和我國也已先后完成了在實驗室中應用遺傳工程菌大腸桿菌和酵母合成紫杉醇的中間體紫杉烯的研究。雖然目前還無法完成大規模的工業化生產，但隨著藥用植物的功能基因研究的不斷深入，這種全新的制藥方式帶來的變革也許已經近在咫尺。

此外，藥用植物基因資源及其多樣性是物種持續發展的基礎。程克棣介紹說，一方面，隨著中藥現代化的進程，中藥的規范化種植受到極大重視，保護藥用植物的基因資源即種質資源，培育生長快、抗病強的優良種質至關重要。與此同時，大規模培育優良種質導致的物種遺傳基礎過窄、品種逐漸單一化又會降低物種的遺傳多樣性，導致栽培作物對環境變化或病蟲害的抗性大大降低，影響其可持續發展。這種教訓已在農業育種中出現。如美國的雜交玉米因為都來自T細胞質，而在1970年發生了小斑病流行，使當年收成減少了15%，損失10億多美元。因此，保護基因資源是避免藥用植物重蹈上述覆轍的關鍵。

基因爭奪已經展開我國研究相對滯后

21世紀是基因的世紀。程克棣指出，自人類基因組計劃(HGP)實施以來，針對包括人類基因在內的基因資源展開的爭奪戰已經打響。與人類基因資源保護相比，我國有關政府部門和學者對于藥用植物基因資源的保護與利用還不夠重視。而現實是，國際上對于藥用植物基因資源特別是功能基因資源的爭奪日趨激烈。歐洲和美國、日本等國家和地區在藥用植物功能基因的專利保護方面已經走在了我們的前面。

藥用植物功能基因研究在國外已經進行了許多年，主要集中在黃酮類化合物合成相關基因的克隆、植物細胞色素P450基因的克隆及萜類化合物合成基因的克隆。黃酮類化合物生物合成途徑功能基因研究因為起步較早，大多數的基因都已被克隆和功能鑒定，并已實現了利用花青素合成基因修飾改變花的顏色。目前，功能基因克隆注冊最多的幾個植物分別是長春花、青蒿、甘草和紅豆杉，注冊基因最多的國家是日本、美國、德國，擁有基因專利最多的國家是美國。

相對于國外的蓬勃發展，我國在藥用植物基因資源保護與應用方面的工作還處于起步階段。對此，程克棣有著切身的體會。作為我國最早進行相關研究的機構--中國醫學科學院藥物研究所衛生部天然藥物生物合成重點實驗室的研究人員，程克棣在實際工作中發現，往往是她們克隆了一個基因片段，卻發現這一基因已被注冊或被專利保護。最近幾年，我國由中科院植物所、植物生理所、中國醫學科學院藥物所及上海中醫藥大學注冊了15個基因，其中11個與青蒿萜類合成有關、2個與中國紅豆杉有關、2個與黃芪代謝有關。但目前尚未見到我國在黃酮類化合物與細胞色素P450相關基因克隆及注冊方面的工作。

如果應用功能基因生產藥物變成現實，那么擁有這些基因專利的國家，就有可能應用來源于我國的藥用植物的基因生產藥品，并賣給我們，賺我們的錢。程克棣的話并非空穴來風。目前，已有許多藥用植物的功能基因被申請了專利保護。在這方面，美國走在了前列。根據1996年～2002年的美國專利的初步檢索，長春花、紅豆杉均有功能基因專利公開，而與P450有關的基因和核酸順序有40項之多，分別與植物脂肪酸羥基化、黃酮化合物羥基化、檸檬烯羥基化等多種羥基化反應有關。用基因工程方法改變花朵的顏色(花青素含量)的方法也申請了專利，植物P450　　 　　代謝除草劑的能力及應用也是專利保護的要點。

另外，基于對功能基因的關注，為了探索一個功能基因克隆的簡捷快速的途徑，一些國家對藥用植物進行了大量的植物表達序列標記(EST)測序工作。較為突出的是加拿大在2002年報道了甜葉菊大量的EST測序結果，有5549項之多;美國對葡萄進行了系統的cDNA測序工作，在2002年1月報道了1182個cD鄄NA片段;西班牙在2001年就已報道了343個番紅花EST片段的測序結果。這種基因注冊或者是EST測序結果雖然仍然可以作為公共資源被應用，但被注冊的基因不能再申請專利保護。也就是說，如果再不加緊進行相關研究，我國獨有的基因資源很有可能會變成全世界的公共財產。

對于這種情況，程克棣憂心不已：亡羊補牢莫如未雨綢繆。我們應該在這一領域保持較為先進的水平。別人能跑，我們也應該具備拔腳就能追的能力。否則將有可能給我國帶來不可估量的損失。她表示，在醫藥領域還有許多有待解決的現實問題的情況下，我國相關的政府機構和學者們對于藥用植物功能基因的應用與保護這一前瞻性的話題重視不夠可以理解。但是，鑒于這一問題的重要性，希望相關研究能夠獲得更大的經濟與政策支持。

我國基因資源豐富研究瞄準功能基因

我國擁有世界上最大的綠色藥庫，其中絕大部分是還未被人類充分認識的野生中藥材，在這些藥用植物資源中蘊藏著極其豐富的植物遺傳、生理和生態現象。這使得我國在藥用植物基因的研究中具備了無與倫比的先天優勢。

但程克棣同時指出，由于目前人們對大多數藥用植物的遺傳背景都不很清楚，各種植物有幾對染色體也很難查到，加之基因研究的投入較大，國家不可能投資于如此眾多的藥用植物基因組的測序，因此開展藥用植物基因研究在選材時要遵循一些基本原則。首先是重要性原則。欲研究的對象應該是療效明確、應用廣泛的重要中藥。目前人們已經選中的研究對象都是那些極為重要的藥用植物，如人參、甘草、黃芪、紅豆杉、甜葉菊、番紅花等。其次，做有效成分基因調控的研究應選擇那些有以往的化學工作基礎、有效成分明確且含量低、化學合成困難的中藥;欲研究關鍵酶基因的材料，應該選擇那些合成途徑(生源途徑)做過研究，而且遺傳背景也比較清楚的藥用植物。第三，選擇特殊遺傳、生理、生態現象的中藥或者是瀕危藥用植物。例如，已完成基因組測序的模式植物擬南芥，有5條染色體，基因組約120Mb，比玉米基因組2500Mb、小麥16000Mb相對較小。擬南芥不帶有大量重復DNA，但是它有調控發育、代謝、對環境作出響應及疾病產生抗性等一整套完整基因。因而它的基因組序列為分析相關植物種類基因功能、在其他物種中尋找同源基因或相似基因提供了有效手段。鑒別擬南芥的編碼特定性狀如病害耐受、營養性狀或產量的基因，將使得在其他植物中鑒別這類基因更加方便。

程克棣指出，藥用植物基因資源的合理保護與利用的當務之急是重點開展中草藥的功能基因組研究。藥用植物的功能基因大體可以分成三類。第一是有效成分生成途徑中代謝關鍵酶的基因，如紫杉烯合酶、銀杏內酯環化酶等。第二是形成優良農藝形狀或特殊生理現象的基因，如控制紅花刺的基因，甘草種子的抗逆性基因，雪蓮及羌活的適應特殊環境的基因，栝樓、銀杏、絞股藍的性別決定基因，苦楝和銀杏的抗蟲抗病基因以及有毒中藥蕁麻和鮮用中藥地黃、藿香的藥用蛋白和多肽基因等。第三是重要標識基因。目前人們雖然不能確定這些基因的功能，但是它們在構建基因圖譜和分子標記輔助育種等方面都有十分重要的作用。

程克棣強調，藥用植物功能基因研究就是要從功能基因入手，闡明藥用植物有效成分的生物合成及其調控機制。其內涵包括了生物及藥物研究的諸多方面：例如利用分子生物學和生物信息學方法系統地分離與中藥有效成分的生物合成及其代謝調控相關的基因;建立和比較藥用植物的表達譜，對相關基因進行功能分析，確定影響中藥有效成分含量和品質的基因，并獲得同一類又有不同藥效活性的化合物形成的生物信息數據庫;建立依據基因的道地藥材的真偽鑒別系統，確保中藥材的品質;保護名貴、稀有中藥材基因(種質)資源;利用分子設計等理論，通過組合化學技術合成或催化或體內體外催化合成天然產物，或為新藥的研究提供先導化合物等。