(一)品质生态学
首次提出“生态型是道地药材形成的生物学实质”这一重大科学问题,引进空间生态学技术、新一代测序技术、DNA条形码技术、基因组学技术等,从遗传、生态和生物学表型等多角度揭示药材道地性及品质形成的科学内涵,实现了道地药材重大理论和关键技术等新突破。多学科交叉对道地药材的导向性基础研究形成中药材品质生态学理论。对道地药材基础研究和生产应用具有重要价值,发表论文百余篇。
该研究新方法在肉苁蓉、麦冬、西洋参、黄芪等道地药材的成功实践,实现了道地药材及不同产区鉴别及溯源。如基于分子及化学成分特征的中药材肉苁蓉生态型研究表明2’-乙酰毛蕊花糖苷可作为区分内蒙古与新疆产肉苁蓉的指标成分;发现内蒙古与新疆两大主产区的差异单核苷酸多态性(SNP)。发现不同道地产区浙麦冬和川麦冬的生态型差异SNP。中国产西洋参可分为人参皂苷山海关外型和山海关内型两大化学生态型;基于化学成分与外观性状特征的黄芪生态型研究结果表明黄芪的质量与生态型紧密相关,黄芪的黄酮类成分及黄芪甲苷量高低顺序为鞭杆芪>直根芪>二叉芪>鸡爪芪;PCA分析结果表明4种生态型黄芪可很好地区分;CA结果显示直根芪与鞭杆芪聚为一支,质量相近,较好;而二叉芪与鸡爪芪聚为一支表明两者质量相近,较差。以上研究结果为道地药材产地溯源及道地药材认证具有指导作用与现实意义。
率先开展DNA条形码、基因组学等技术对道地药材遗传特征编码研究。完成了中国药材的分子鉴定,出版原创性专著《中国药典中药材DNA条形码标准序列》;首次提出基于二维码及网络数据库技术建立道地药材溯源系统的方法。该识别溯源技术具有成本低、使用方便等优势,可保证药材的安全、真实。适用于道地药材的产地溯源、生产、销售等各个环节。当药材发生安全问题,可立即追溯可能存在的问题环节,并通过分子生物学、中药指纹图谱等技术追溯问题。智能手机的普及将使二维码溯源技术广泛应用,有利于溯源系统普及和大众参与的药材市场监管。完成了200余种中国道地药材的产地适宜性数值区划,出版了《中国药材产地生态适宜性数值区划》。服务了20多个省(自治区),企业30余家,并被卫生部“十一五”规划教材,全国高等医药教材建设研究会规划教材,以及全国高等中医药院校研究生规划教材·中药系列之《中药资源学专论》等教材收载。