道地药材形成的生物学实质

道地药材对特定生态环境发生基因型反应构成其独特的生态型（ecotype），本项目提出"生态型是道地药材形成的生物学实质"这一科学命题，从生态、遗传、生物学表型角度揭示药材道地性形成的科学内涵。利用中药材产地适宜性分析地理信息系统（TCMGIS）、演化建模和多元统计等数学方法研究气候动态和土壤特征，揭示道地药材生态型形成的环境机制；采用DNA-barcoding、数字基因表达谱技术，从功能基因组水平研究道地药材的遗传学基础，应用宏基因组（metagenome）技术研究根际微生物多样性，阐明道地药材生态型形成的遗传机制；进一步研究道地产区药材化学成分含量、指纹图谱及生物性状等，评价道地药材的生物学表型。通过以上研究证实道地药材形成的生物学实质，为道地药材研究提供新思路。

课题组首次提出“生态型是道地药材形成的生物学实质”这一重大科学假说，引进新一代测序技术、条形码技术、转录组技术、功能基因组技术、叶绿体基因组技术、空间生态学技术等，从遗传、生态和生物学表型等多角度揭示药材道地性形成的科学内涵，验证了科学假说，阐述了道地药材的遗传生物学背景，实现了道地药材重大理论和关键技术等新突破。标志性成果为：1.创新性提出了道地药材研究的新学科-中药品质生态学，创建遗传—化学—生态特征结合的道地药材研究新体系。在肉苁蓉、黄芪等道地药材成功实践。文章发表在中国科学、eCAM、药学学报等杂志。2. 率先开展条形码、转录组、叶绿体基因组等技术对道地药材遗传特征编码研究。完成了200多种道地药材的分子鉴定，出版原创性专著《中药DNA条形码分子鉴定》、《中国药典中药材DNA条形码标准序列》；开展转录组学研究，完成了人参、丹参等20 多种道地药材cDNA文库构建；首次提出并完成川贝母、玉兰、等40 多种药用植物的叶绿体全基因组测序，文章发表在BA、NEW PHYTOL、BMC及 PLoS系列杂志。3. 首次完成道地药材灵芝的全基因组，发表在Nat. Commun.,被Nature China评为最佳亮点文章。4.研发了《药用植物全球产地生态适宜性信息系统》( Geographic Information System for Global Medicinal Plants, GMPGIS )。助推道地药材“一带 一路”全球战略施行，对道地药材基础研究和生产应用具有重要价值。