本草基因组学理论
2010年，陈士林等提出“本草基因组学计划”。本草基因组学是从基因组水平研究中药特别是道地药材及其对人体作用的一门前沿学科，利用组学技术研究道地药材基原物种的遗传信息及其调控网络，阐明中药防治人类疾病的分子机制。
本草基因组学形成了高度综合的理论体系，包括从基因组水平研究道地药材的结构基因组和功能基因组、转录组和蛋白质组、代谢组、表观基因组、宏基因组、生物信息学等。本草基因组学的实验方法主要包括高通量测序技术、遗传图谱构建技术、光学图谱构建技术、基因文库构建技术、突变库构建技术、组织培养与遗传转化、蛋白质分离纯化与鉴定技术、四大波谱技术及联用、基因组编辑技术等。基于本草基因组学的理论体系和实验技术，形成了该学科的主要应用方向：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、指导相关学科研究。本草基因组学的学科外延与本草学、中药学、基因组学、生物信息学、分子生物学、生物化学、生药学、中药资源学、中药鉴定学、中药栽培学、中药药理学、中药化学等密切相关。
本草基因组学促进道地药材研究从经典走向现代、从传统走向前沿，为中医药更好地服务大众健康提供强大知识和技术支撑，扩大了基因组学和生物信息学的研究对象和应用领域，为分子生物学、生物化学、中药化学走向实践应用提供了生动案例，推动生药学、中药资源学、中药鉴定学、中药栽培学从基因组和分子水平开展研究，为道地药材的深入研究提供理论和技术支持，2015年国际期刊《科学》增刊详述“本草基因组解读传统药物的生物学机制”，提出本草基因组学为药用模式生物、道地药材研究、基因组辅助育种、DNA鉴定、基因数据库构建等提供理论基础和技术支撑。目前，药用植物基因组学与生物信息学已经进入快速发展阶段，必将对道地药材研究产生巨大影响。国内外已经开展青蒿、丹参、西洋参、甘草等多种药用植物的大规模转录组研究。基因组序列包含生物的起源、进化、发育、生理及与遗传性状有关的一切信息，是从分子水平上全面解析道地药材的前提和基础。第二代高通量测序技术的飞速发展及第三代单分子测序技术的兴起使测序成本大大降低，测序时间大大缩短，为本草基因组计划的实施奠定了坚实的技术基础。目前，道地药材赤芝、紫芝、丹参及铁皮石斛等重要药用植物的基因组已完成测序工作并发表，人参、苦荞、穿心莲、紫苏等中草药基因组图谱也完成绘制。例如为了解析丹参的遗传背景，陈士林团队联合国内外著名高校和研究机构，通过联合测序技术完成了丹参基因组图谱的组装，丹参基因组的完成代表着首个鼠尾草属物种基因组图谱的成功绘制。丹参基因组的发表推动首个药用模式植物研究体系的确立。陈晓辰等阐述了宏基因组学在道地药材研究的应用，认为根际微环境在药用植物次生代谢产物形成及道地药材形成中起着重要作用，宏基因组学是一种整体性的研究策略，可研究不同生态型土壤微环境对道地药材形成的影响，能解析土壤微生物对道地药材的生长、次生代谢产物及道地性形成机制。董琳琳等应用高通量测序方法表征三七微生物群落的变化并筛选与三七死亡率相关的微生物类群，研究表明三七种植后的土壤真菌多样性显著下降；尖孢镰刀菌是导致三七幼苗死亡的根腐病病原体。宏基因组学与宏转录组学及宏蛋白质组学的结合是研究未来道地药材微生物学领域崭新的切入点。
新兴的本草基因组学在解决药用植物道地性形成的生物学实质、保存药用植物基因资源等方面有着不可替代的优势。开辟了中药研究和应用的全新领域，把握历史性机遇，将极大地提高我国开发道地药材的能力，增强我国中药基础研究实力，提高我国中药研究的自主创新能力，对于加速中药现代化进程具有重大的战略性科学意义，促进中药研究和产业的快速发展。本草基因组学将使道地药材生物学研究进入一个崭新的时代。
此外，肖小河提出中药品-质-性-效-用一体化，认为中药品-质-性-效-用是以中药本身为基础“五位一体”的系统研究，“品”包括品种鉴定、演化及道地药材成因，栽培品与替代品研究等，“质”包括质量标准建立，次生代谢产物积累与形成机制，加工炮制方法对质量的影响等，“性”包括道地性与安全性等，“效”包括药效、药理及药物代谢研究等，“用”包括临床使用、中药经济与产业化研究。同时提出基于道地综合指数的中药材品质评价与控制。构建基于产区相对历史调研、产地生态适宜性、商品规格等级、组分黄金比例和生物效（毒）价的中药材品质数字化一体化评价控制方法和指标体系。道地指数有助于更全面、更客观、更有效地评价控制和保证中药材品质，对中药“品-质-性-效-用”一体化与临床合理用药等也具有推动作用。并借鉴《内经》中“有故无殒，亦无殒”思想，通过“辨证论治”“趋利避害”“以毒攻毒”达到治疗作用，从中医药角度审视和阐释道地药材安全性，客观评价道地药材毒性与合理用药。通过对道地药材药性与毒性的认识，强调药与证之间的密切联系。认为道地药材毒性的研究不能离开证去孤立地研究，而应该充分考虑药和证之间的关系。以临床治疗肝病常用的熟大黄、何首乌等为研究对象，对比其在正常和疾病动物模型上的效/毒作用差异，阐明其对肝脏的量-效/毒关系，为科学评价道地药材对肝脏的毒副作用和指导临床合理用药提供依据。