我国药用植物种类丰富，是所有经济植物中最多的一类，同时，也是许多化学药物的重要原料，如青蒿素来源于黄花蒿，紫杉醇来源于红豆杉等。然而，目前关于传统中草药的研究主要集中在形态识别、化学物质基础揭示、药效分析、资源调查、人工栽培等方面，而对草药基因资源的认识则相对薄弱，使得中医药学和现代生命科学缺乏沟通桥梁。
随着人类基因组计划的提出和完成，中草药研究也逐渐进入到了基因水平。2009年，中国中医科学院中药研究所陈士林团队提出了本草基因组计划，即针对有重大经济价值的药用植物进行全基因组测序及后基因组研究，从而广泛运用于药用模式生物研究、阐明道地药材形成机制、基因组辅助育种、基因资源保护和利用、中药质量评价和控制、中药新药研发等领域。
今年3月份，中国医学科学院药用植物研究所（IMPLAD）与美国Illumina公司签署协议，启动国际千种药用植物基因组计划（1000 Medicinal Plant Genomes，简称1KMPG），创建世界首个药用植物参考基因库。同年6月，依托广西丰富的药用植物资源，广西科技厅、广西药用植物园、深圳国家基因库等共同发布了“药用植物4.0计划”，即通过研究药用植物的各种组学之间的关系，形成以精准药效研究为目标的种质资源大数据中心，推动药用植物资源化、标准化、大数据化、科学化及国际化。可见，目前组学技术已越来越广泛地应用到中草药研究的各个领域，将有力推动了中草药各方面的研究。
图1. 组学技术在中草药领域的应用
基因组测序是基因组学研究的基础，但目前对药用植物基因组信息的研究还非常不足。对具有重大经济价值意义的药用植物进行全基因组测序，建立药用模式生物模型，对解析次生代谢产物的合成与调控机理、发掘优良农艺性状相关基因、保护与改良中药道地品种等研究与应用具有重要意义。
药用植物的基因组研究正处于起步阶段，2010年以来，已先后完成了灵芝、牛耳草、铁皮石斛、丹参、薄荷、博落回、甘草、玛卡、三七等物种的基因组测序，为研究常规的药用植物提供了有力的工具。
2012年，中国医学科学院药用植物研究所陈士林课题组利用光学图谱和二代测序技术，完成了染色体水平的灵芝基因组精细图谱，加上灵芝具有世代周期短、自带多、基因组小和易于培养繁殖等模式生物鲜明的特征，使灵芝成为首个药用模式真菌，不仅为开展灵芝三萜等有效成分的合成研究提供了便利，更为灵芝分子辅助育种、其他药用真菌次生代谢产物合成途径研究提供了理论指导。该文章发表在2012年6月的Nature Communications上，并以特别图片形式进行推介。
灵芝基因组大小约为43.3 Mb，由13条染色体组成（图2），编码16113个基因，其中包括多种细胞色素P450（CYP）、转运蛋白和调控蛋白等与次生代谢产物合成、运输和调控相关的基因。此外，还发现了24个细胞色素P450基因簇（图3）。
图2.灵芝基因组
图3. 细胞色素P450基因簇
三萜是灵芝的主要活性成分，是高度氧化的羊毛甾醇衍生物。羊毛甾醇合酶（LSS）是合成羊毛甾醇的关键酶。荧光实时定量PCR分析显示从灵芝菌丝体（M）到子实体原基（P）再到成熟的子实体（F）过程中，有78个细胞色素P450基因先是表达上调再下调（图4），与羊毛甾醇合酶基因共表达（相关系数r＞0.9），并且与三萜成分的表达模式正相关（图5）。其中16个CYP基因与其他真菌特异性羟基化睾酮的细胞色素P450具有很高的同源性，暗示了这些CYP基因可能在三萜合成途径上有着重要的作用。
图4. 197个CYP基因在灵芝三个生长阶段的表达量热图
图5. 灵芝三个生长阶段中的三萜类物质含量
通过以上的案例，我们了解到药用植物与中药现代研究目前在我国正在呈现快速发展态势。为了更好地交流该领域的最新进展及热点问题，中国植物学会第十五届全国药用植物及植物药学术研讨会将于2017年7月20-22日在深圳举行，研讨内容包括以下五大议题：
中药资源调查与可持续利用
中药材规范化生产与品质评价
道地、贵细药材与南药现代研究
天然小分子药物研究
当代与未来大健康产业发展
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