梁宗锁:守护中药材品质的科学家
显微镜下,丹参的细胞结构纤毫毕现。浙江理工大学的实验室里,梁宗锁教授正仔细观察着细胞结构,记录着不同生长环境对药材品质的影响。二十多年来,梁宗锁带领着研究团队一直奋斗在守护中药材品质的科研之路上。

构建中药材现代化生产的科学体系
以“规范过程,保证质量,建立优质药材规范化基地”为核心,梁宗锁围绕酸枣、丹参、黄芪、黄芩、柴胡、决明、夏枯草、穿心莲、半夏、附子、黄连、鸡血藤、三七、麦冬、秦艽、水飞蓟、甘草、黄连、菘蓝、金银花、杜仲等21大宗药材和三叶青、黄精、铁皮石斛、玄参、覆盆子、天麻、元胡、覆盆子、金线莲等9种浙产药材的规范化生产、品质形成和质量控制技术,开展了长期的理论研究、技术创新和生产应用。
建立“六化”生产体系,破解中药材质量难题。针对中药材生产中种质退化和质量标准缺乏等现实困难,梁宗锁团队构建了以种苗良种化、种植规范化、道地药材区域化、生产加工机械化、质量标准化和资源产品化为核心的“六化”生产体系。
梁宗锁团队的攻关,从“根”开始。2000年以来,梁宗锁团队围绕30种中药材开展长期研究,其中包括酸枣、丹参、黄芪、黄芩等21种大宗药材,以及三叶青、黄精、铁皮石斛等9种浙产药材。
在种苗良种化方面,团队收集和评价中药材种质资源10000余份,选育新品种3个,诱变创制中药材新品系6个。其中早熟柴胡品系生育期缩短了45天;三叶青新品系ZJTh优1号木质纤维少,口感较好,产量和总黄酮、多糖含量明显优于对照品种,天丹一号新品种覆盖陕西主产区90%。在种植技术上,团队为20多种中药材量身定制了从育苗到采收的全套技术方案。在他们指导下,7个中药材基地通过了国家GAP认证。
在道地区域化研究方面,团队开展多维度空间设计的中药材道地性评价,引入中药材道地综合指数,制定了中药材生态适应性评价标准与原则。以丹参为例,团队综合评价含量和产量水平,发现丹参最佳适宜范围为黄河以南、长江以北的中国中纬度地区。
在生产加工机械化方面,团队发明了培养基质定时搅拌控制设备、组培瓶内部自动清洗装置、丹参规范化种植机、中药材切药机等20余种中药材育苗、种植、加工专用设备,建立了从中药材组培、育苗、种植、晾晒、净化、润洗、切片到包装过程的现代化加工生产线,提升人工效率30%。
创新品质调控理论,揭示中药材品质形成机制。药材品质为何“道地”?中药材的品质形成是一个复杂的生物学过程,受到遗传背景、环境条件和生长过程等多种因素的综合影响。梁宗锁团队聚焦品质形成的关键科学问题,用最前沿的科学方法,破解着中药材“道地性”密码,守护这承载着五千年智慧的中华瑰宝的源头活水。
在分子机制研究方面,团队发现丹参中一个叫SmKFB5的蛋白能够调控酚酸类成分的合成,茉莉酸甲酯则能同时在多个层面促进丹酚酸类物质生成。更令人惊喜的是,团队经过20多年研究发现,过去认为互不相关的丹参酮和丹酚酸其实存在“同步效应”——它们受同一个“开关”MYB39转录因子控制。这一发现颠覆了传统认知,提出了中药有效成分协同调控的新理论。
在技术创新方面,团队开发了中药微小RNA(miRNA)识别系统和miR-island软件,建立了我国首个丹参药材转录组数据库和种质资源信息数据库。应用该软件,团队建立了丹参首个转录资源数据库(DsTRD),建成全球首个丹参种植资源信息数据库平台,涵盖了80余种丹参近缘种、地理分布、形态、代谢和基因等信息。
在环境调控研究方面,团队系统阐明了水分、光照、土壤、微生物等环境因子对药材品质形成的调控规律,创建了中药材品质形成的多因素多途径的环境调控理论,深入研究了黄连中重金属镉和铬的分布和形态,进一步明晰了黄连对镉和铬的积累解毒机制,为调控黄连对镉的吸收转运、降低黄连中镉积累提供了重要依据。如此,团队的研究从理论和数据两个方面,为今后的低污染高品质黄连培育和制定科学合理的中药重金属限量标准提供了支持。
建立全过程质量控制技术体系,实现精准管控。如何确保每一批药材都“表里如一”?为了实现中药材生产的全面、精准管控,梁宗锁从育种到繁殖和种质评价等多个方面,创建了药材的全过程质量控制技术体系。
在药用植物分子辅助育种方面,团队开发了针对三叶青、黄精、穿心莲和丹参的高质精准育种技术体系。团队发明了三叶青品质性状的11个分子标记,挖掘出36个与生育期、药效成分代谢及抗性相关的功能基因,还构建了首个黄精、三叶青等药材DNA指纹图谱数据库,以及包含22个重要性状的表型数据库。
在快繁技术体系方面,团队首创了快繁技术——他们创新了三叶青侧枝诱导的种苗培育方法,解决了三叶青脱毒种苗快繁的技术问题;率先建立了半夏悬浮块根培养技术体系,实现了半夏块根的大规模培养;发明了金线莲组培配和壮苗技术,大大提高了育苗效率,实现了良种良法配套。
在生态适应性研究方面,团队引入药材道地指数,提出基于“品-质-性-效-用”的质量评价体系。以丹参为例,团队创建了其新的生态适应性评价方法,揭示了丹参品质对生态因子的综合响应机制,明确了其适宜产区,并指导拓展了20余万亩(约1.33万hm²)的种植基地。他们还创新性地提出“三维多组分”质量评价模式,即从有效成分的种类、比例和含量三个角度对中药材质量进行精准评价。
在质检技术上,团队针对丹参、铁皮石斛和附子等药材,开发了多指标性成分的同时测定方法,创新了中药材源头质量控制的检测手段,构建了三叶青、铁皮石斛、黄精、玄参、丹参等20余种药材指纹图谱与质量标准,制定了国家行业标准2项、国家标准样品2项、杭州市炮制规范1项。
今年,梁宗锁团队对我国高海拔产区的太白贝母、云南独蒜兰、甘松、猪苓等7个珍稀濒危中药材进行系统研究,建立优良品种选育、种子种苗繁育技术和规范化生产基地建设,解析珍稀濒危中药材的独特疗效成分与合成生物学研究。
让科研成果在大地上开花结果
梁宗锁把论文写在广袤的药田间,将实验室的科研成果带到田间地头。团队的成果广泛应用于中药材生产实践中,经其指导建设的GAP认证规范化种植基地覆盖陕西、浙江、山西、山东和四川等地,累计推广种植面积超过30万亩(2万hm²)。这些规范化基地是复方丹参滴丸、养血清脑颗粒、稳心颗粒、穿心莲滴丸等一批重要药品的原材料生产支柱。经团队技术育种改良的铁皮石斛和三叶青产量提升10%以上,丹参产量亩产提升20%,使得丹参酮IIA含量由原来的0.18%~0.32%提高到0.34%,为《中国药典》规定值的1.5倍;丹参素由0.8%~1.2%提高到1.7%。累计新增利税超过10亿元,为商洛、略阳、武义和庆元的药农年增收1.5亿元。
团队还推动了药材资源多样化开发,建立药食同源保健食品开发技术浙江省工程研究中心,利用铁皮石斛、黄精、覆盆子、酸枣仁、党参等药食同源资源,开发了促睡眠配方含片、饮料等功能食品系列100多种;铁皮石斛面膜、保湿霜等化妆品系列,口腔抑菌剂等日用品系列,显著提升了药材附加值和市场竞争力。
团队还每年在主要药材产区开展培训,累计惠及上万人,帮助农户掌握科学种植和质量管理技术。项目组凭借学科特色、人才优势,成立党员骨干帮扶工作队。该团队获得浙江省优秀基层党组织和浙江省最美志愿服务组织。针对返乡创业80后青年吴淑梅,团队围绕浙江特色名贵中药材“三叶青”“黄精”“七叶一枝花”等原材料质量的稳定、评估农户培训效果、基地规范化管理水平、专家团队的保障能力这四个方面进行义务帮扶,确保像御竹香农林专业合作社这一类的省内药用植物种植基地产品符合优质大型企业原材料收购要求,制定了“六个一”的优质企业供应商推荐标准。此外,团队在延安酸枣、陇南哈达铺党参、六盘山秦艽等基地扶持革命老区乡村产业发展,成效显著。
科研与实践的完美融合
“理论研究-技术创新-产业应用”的三位一体研究模式是梁宗锁一以贯之的理念。他强调基础研究与应用研究并重,理论创新与技术突破并举。他鼓励学生深入田间地头,在实践中发现问题、解决问题,同时笔耕不辍,完成了多部学术专著。科学出版社先后出版《丹参规范化生产》《中国酸枣资源与开发利用》《黄精规范化生产》等专著的字里行间,凝结着他科研成果系统化的智慧,是知识溢出的重要桥梁,在这样的培养体系下成长起来的学生,既能在实验室攻坚克难,也深知泥土的芬芳,培养的博士、硕士多个已经成为行业领军人才。
20年来,梁宗锁以严谨的科学态度、创新的研究方法和执着的探索精神。从育种、快繁到建立中药材质量的评价体系,从实验室研究到全面推广的产业化应用,他将继续用科学的力量守护着中医药这源远流长的智慧源泉,让中医药在现代科学的助力下不断响应时代的需求,展现出蓬勃而崭新的面貌。
(浙江理工大学生命科学与医药学院供稿)
(责编:张若涵)
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