分子生药学学科在新“形势”下培养中药材产业人才的教学研究

2017-03-25郭万里祁哲晨张晓丹盛清梁宗锁

中国中药杂志 2017年2期

郭万里+祁哲晨+张晓丹+盛清+梁宗锁

[摘要]《中藥材保护和发展规划（2015—2020）》和《中医药发展战略规划纲要（2016—2030年）》的发布说明我国中药材产业进入新的、高水平的发展机遇期；另一方面，“屠呦呦”效应不仅助推了该产业的发展，也预示着该产业的国际竞争日渐剧烈。在机遇与竞争高位并存的新“形势”下，中药材产业现代高级技术人员的培养成为中药材产业可持续发展的关键问题之一。作为中药学等相关专业的前沿课程，分子生药学是生药学与分子生物学结合的一门新兴交叉学科，对培养现代中药材产业的高级技术人员显得尤为重要。分子生药学不仅继承传统生药学的观念，弥补其不足，还处于分子生物技术领域的前沿，不断地推陈出新，进而促进生药学的发展。这些也是分子生药学的教学难点，很难有统一的教学模式，因此，该文从全国分子生药学教学的现状、本科生和研究生教育、社会认同、课程自我理论和实践的更新等几个方面阐述可能的教学模式，培养高级中药材产业人才，满足社会和产业发展的需求。

[关键词]分子生药学；中药材；新形势；人才培养；教学

Teaching research of Molecular Pharmacognosy for talent development

in industry of Chinese medicinal materials under new situation

GUO Wanli*， QI Zhechen， ZHANG Xiaodan， SHENG Qing， LIANG Zongsuo*

（Key Laboratory of Plant Secondary Metabolism and Regulation of Zhejiang Province，

College of Life Science， Zhejiang SciTech University， Hangzhou 310018， China）

[Abstract]The industry of Chinese medicinal materials is going through another highlevel development stage with some important files issued by Chinese government in the past months， such as "the protection and development plans of Chinese medicinal materials （20152020）" and "the strategic development plans of Chinese medicine （20162030）" In addition， the effect of "TU Youyou" will not only improve the industry development， but also indicates the increasing international competition intensely Therefore， one of the core problems of the sustainabledevelopment industry is the training of senior talents under the "New Situation" with opportunity and intense competition As one of the forefront courses of Chinese Pharmacology， Molecular Pharmacognosy （MP） is a new interdisciplinary science， which integrates the pharmacognosy and molecular biology， and combines many discipline theories and technological systems MP not only inherits the traditional concepts，but also makes up for the shortages of pharmacognosy， and improves the development of pharmacognosy Thus， these are importance of MP for cultivation of senior talents， and also the difficult teaching points of MP with no unified teaching mode We will， in this paper， discuss the possible teaching modes through several aspects for talent cultivation and meeting the needs of social and industry development， such as teaching state of MP， the education of undergraduate and graduate students， social identity， and self renewal of curriculum theories and practice.

[Key words]Molecular Pharmacognosy； Chinese medicinal material； new situation； talent cultivation； teaching

《中药材保护和发展规划（2015—2020）》中明确中药材是“关系国计民生的战略性资源”，阐述了指导思想、基本原则、主要任务等内容（http：//wwwgovcn/zhengce/content/201504/27/content_9662htm）。保障规划顺利实施的关键之一是中药材产业人才的培养，例如中药材相关的分子鉴定、地理资源、次生代谢物及其调控、生物工程、生态等人才的培养和储备。另一方面，随着社会生活条件的改善，“健康”问题显的尤为突出，社会对中药材的需求量逐年上升，如何规范中药材产业，保障中药材的品質和资源保护等都对人才培养提出了更高的要求（http：//wwwgovcn/zhengce/content/201505/07/content_9704htm）。另外，科学家屠呦呦获得诺贝尔奖（2015）不仅说明青蒿素的发现是中西医医药理念的有机结合案例之一，也让世界再次认识和接纳中药的神奇，必将促进中药的国际出口规模，国际竞争将更加激烈。在未来中药材产业机遇与挑战共存的国际大环境下，人才的培养显得尤为重要。

1995年，黄璐琦提出分子生药学（Molecular Pharmacognosy）的概念[1]，6年后出版专著《分子生药学》第1版，标志着“分子生药学”这门生药学分支学科的诞生，为生药学领域理论和技术的革新提供了系统的框架[2]。2006年和2015年又分别发行第2版和第3版，每一版在内容方面都有非常多的更新，说明分子生药学这门新兴学科发展迅速，并衔接前沿，能快速融入新的知识和理念，逐渐形成自己的特色。该学科主要涵盖濒危中药资源的遗传多样性和保护策略研究、药用植物分子系谱地理研究、道地药材形成的分子机制研究、药用化学成分生物转化及分子机制研究、植物分子育种研究、药材基因组学、合成生物学等内容。2012年，Springer出版社出版的《Molecular Pharmacognosy》标志着分子生药学学科进入国际视野。《分子生药学》高等教育教材也于2008年出版，先后有20多所院校采用该教材开设了本科生和研究生课程[3]，并有很多中医类大专院校将其设置为中药学相关专业必修课程，提出了各种教学模式和方法，如PBL教学法（ProblemBased Learning）[4]、启发式教学和参与式教学[5]、开放性实验教学[6]等。然而，这些多基于特定情景下的教学探讨，如何从全局、新“形势”下认识分子生药学教学的重要性是培养高标准人才的关键，即把握全局、具体应对、因材施教和因条件施教等。

因此，本文主要从分子生药学教学的整体现状、优势和不足，本科生和研究生教学的模式、方法，如何加速增进分子生药学的社会认同，分子生药学课程的理论和实践更新等几个方面探讨分子生药学在中药材产业高级人才培养中的作用，以期进一步推动分子生药学和生药学的发展，为未来中药材产业的发展与挑战培养和储蓄人才。

1分子生药学教学现状、问题和建议

1995年以来，我国20多所院校开设了分子生药学课程[3]，尝试各种教学模式和方法，众多教师为了分子生药学的发展群策群力，因此，该课程的发展势头强劲，特别是2008年《分子生药学》高等教育教材的出版，为该课程的本科生授课提供了蓝本，包括沈阳药科大学、北京大学、复旦大学、华西医科大学等，2014年，浙江理工大学制药专业设置了该课程。尽管该学科在短时间内取得了巨大的成就，但作为新兴的边缘交叉学科，其学术、教学和社会的影响还不能适应快速发展的中药材产业，导致产业的研发水平、长期经营战略和高级人才的短缺。因此，专业人才的培养是推动学科和产业发展的源动力。

分子生药学的教学主要存在授课内容和教学模式2部分。从授课内容来看：①分子生药学是高度交叉的综合学科，教师知识面的广度和深度直接影响教学的效果，例如生药学背景的教师，她可能对中药的传统识别、栽培、生化鉴定等比较熟悉，但对分子鉴定、基因组学、代谢调控等相对陌生，这样的教学效果不是很理想。如果多学科老师一起上这门课可能克服这个问题；②师资队伍规模较小，缺乏有效的交流机制。从2012年开始，每年都有“分子生药学暑期研讨会（国家中医药管理局分子生药学继续教育项目）”，至今已经举办5届，参会人数和会议水平逐年快速提升，大大促进了分子生药学学科的迅速发展。美中不足的是其频次、规模和影响力有限，对总体教学水平的提升显的略微不足。建议该会议扩大教改交流的范围，提升交流的水平；③分子生药学授课内容与其他课程交叉，要求具有较好的专业基础。无论是选修课或必修课，学生最好在生药学、分子生物学、遗传学、细胞生物学等基础学科预修后学习分子生药学才能达到最好的效果。从教学模式来看：①教学模式和教法相对单调。该学科发展历史较短，如何有效开展教学是其发展的内动力，吸引学生的兴趣和注意力是关键，这也是教学模式和教法所能起的重要作用之一；②实践课程的缺失。分子生药学是多学科交叉课程，其原理和技术相对复杂，实践课程能提高教学效果，但实践课程方面显的较为薄弱。另一方面，分子生药学大部分实验的周期都比较长，如何设计实验课是一项较大的挑战。

促进分子生药学教学发展的可能建议：① 成立分子生药学学会，下设学术、教学和产业分会，统一全国分子生药学学术、教学和产业交流会或研讨会；设立教学奖教金和教改项目（分子生药学暑期会议已经有教改项目，是否在资金充裕的情况下增加资助力度），在学会层面开展分子生药学教学竞赛、教学模式和教法的研究。推广中国中医科学院中药资源中心开放课题“分子生药学课程建设”的优秀成果；②编纂分子生药学相关的辅助书籍，例如：《分子生药学生物技术原理与应用》提供原理支撑和技术的推广应用，《分子生药学案例解析》为学生或研究人员提供典型案例，拓展成功模式，增强相关原理的理解和应用，以及实验辅助教材等等；③分子生药学开课的高等大专院校或研究机构应根据本单位课程的特色调整分子生药学的授课内容，避免大量重复，学生预修专业基础课程后再授课；④合理安排实践课程，一方面根据具体情况开展实验课程，一方面带领学生参观有一定规模的中药企业的生产和研发部门；⑤加大社会和中药材行业的宣传力度，着重该学科人才培养的就业前景，对社会和产业未来发展的重要作用，特别是一些典型案例，如天士力的人才战略等。

2本科生和研究生教学

全国能开分子生药学课程的机构主要是有生命科学学院的综合类大专院校、医药（含中医药）和农林相关的专业类大专院校，中科院相关的研究机构（表1）。这些单位的教育目的、教师水平、教学资源、办学侧重点等存在较大的差异，从而导致分子生药学的教学模式存在较大的差异，另一方面，学生的学习氛围、基础等也是千差万别的。因此，分子生药学的本科教学最好根据这些实际情况做相应的教学调整。

学校类型学生类型选修学期授课侧重点授课方式综合类大专院校本科生3年级下学期及其后生药学、分子标记等专题和案例研究生（碩博）1年级生药学、次生代谢等案例农林类大专院校本科生3年级下学期及其后生药学、分子生物学等专题和案例研究生（硕博）1年级生药学、分子生物学等案例医药类大专院校本科生3年级下学期及其后分子标记、次生代谢等专题和案例研究生（硕博）1年级分子生物学等案例研究机构研究生（硕博）1年级生药学、分子生物学等案例

综合类大专院校生命科学学院已经开设分子生物学、细胞学、生物化学等基础课程，这里重点放在生药学、分子标记、植物化学、植物次生代谢等的学习，授课内容可分为原理、应用2部分，授课形式以专题和案例可能更好，例如人参、长春花、丹参等的系列案例，例如丹参的资源谱系、分子鉴定、亲缘地理、道地性和多样性、次生代谢物合成和调控、转基因和发根生物反应器、生物合成、组学和基因功能等。该类大专院校学生综合专业基础较好，适当增加分子生药学的授课深度为佳，在讲授原理和技术的同时把该学科的研究思路、策略和个案融入授课当中，可提高学生对本学科广度和深度的认知，同时培养学生的科研设计能力。

农林类大专院校的教学重点在种质资源、育种、栽培、畜牧养殖等学科，建议老师们结合这些学科把分子生药学的授课重点放在生药学、分子标记、分子生物学和次生代谢等领域的学习，把分子机制基础与案例分析相结合的授课模式可能更好，拓展学生的知识范围。另一方面，如能把分子生药学的原理和技术与其专业学科结合，则能培养该领域的高级人才。例如中药材的分子标记和代谢谱检测辅助育种（中药材品种选育和定向育种是其种植业的瓶颈）、种源的谱系分析、生物工程育苗、中药材品质鉴定的分子基础等。从而推动中药材产业链上游种植和初加工产业的发展。

医药类大专院校的生药学、药物化学、药理学、医学、临床等专业基础知识较扎实，分子生药学的授课侧重点在药用植物学、分子标记、次生代谢等理论的学习。老师可结合这些特点，培养学生从这几个方面挖掘中药材药效和药理的科研能力显得较为重要。这方面人才的培养不仅能促进中药新药效的挖掘，同时带动该产业链其他产业的发展，如种植业、加工业等。

由于分子生药学是多学科交叉学科，其专业基础课包括植物学、动物学、微生物学、遗传学、细胞生物学、生物化学、分子生物学、组学等，其原理和技术相对复杂，建议学生在大学3年级上学期及其后（修完专业基础课）上这门课。如果学生在学习分子生药学时发现有些基础课缺失，需要自学补充，降低学习的难度。另外，除了非常关键的原理和技术，建议采用专题的方式授课，例如中药材分子鉴定、药材道地性的分子诠释、药材亲缘地理学、中药的组学、中药资源保护和利用、中药次生代谢及其调控等理论学习；筛选出10～20种中药，对其分子生药学相关的知识进行整理，形成案例专题，如人参、长春花、青蒿、红豆杉、丹参、灵芝、甘草、三七、水蛭等。不同高校可以根据所处地区中药的特点进行选择性授课。除了授课，根据具体情况实施实验课程、实地参观和实习；实验最好安排成大实验或综合类实验。

研究生（硕士或博士）具备了相对扎实的理论和技术基础，具有自学和相对独立的实践、创新能力，建议采用案例的方式传授分子生药学课程（表1），根据相关单位的科研案例，特别是分子生药学的前沿课题，如果同时安排某一主题的实验（实验与授课周期一致），则能取得更好的授课效果。例如中国中医科学院中药资源中心可以从丹参酮合成生物学、组学、中药材的分子基原鉴定、DNA条形码[成功案例：博奥晶典蕲蛇和乌梢蛇PCR鉴定试剂盒（QS2015050101）]、中药材的分子鉴别等展开；浙江植物次生代谢调控重点实验室可以以丹参的资源鉴定、丹酚酸和丹参酮生物合成途径及其调控、非编码RNA、组学等开展研究生的授课等等。

分子生药学的前沿性和前瞻性为研究生提供了广阔的发展空间。如果能把课程与研究生的选题和研究方向结合起来进行，则能深化课程的教学效果，有针对性地培养高级人才。特别是学生展示自己的选题和研究方向后，老师能给予及时的指导会有更好的教学效果。例如某种中药材中特定成分生物合成和积累机制的选题，可以从道地性或遗传多样性等角度指导学生分析不同种质资源间该成分的积累差异，推测不同生态因子对该差异的影响；或引导学生通过对该植物不同发育期成分差异的规律推测其合成的最佳季节或发育期。根据这些差异筛选该成分差异最大的株系，进行基因表达普差异分析或基因表达差异显示技术来寻找可能的候选基因。然后引导学生来验证候选基因的正确性，这里包括异源表达（拟南芥、水稻等模式植物的遗传转化）、基因沉默、基因敲除等。如果获得该成分生物合成途径基因，则指导学生采用合成生物学的理念进行人为可控的生物合成，最终达到产业化的目的。该指导过程中一系列的原理和技术指导也是必不可少的。当然，这只是分子生药学中的一隅，应根据学生的选题、实际情况给出具体的指导。

3分子生药学相关人才培训

社会和中药材产业还需要对分子生药学学科的重视度提高到新的层次。目前，国内中药材产业的技术革新、转型升级等的关键是技术、管理和监管的转型升级，其有效支撑是人才的培养，但国内中药材产业的总体特征是“小、多、低”（规模小、企业多、产业水平低），这些导致人才培养的缺失，普遍存在借鸡生蛋，却无力或不愿付出的侥幸氛围。如果分子生药学学会成立，即可在此范围内组织分子生药学原理和技术培训，包括产业培训和技术培训，前者是面对中药材产业技术人员的针对性培训，例如特定药材的分子鉴定原理和技术。技术培训包括高校教师、学生和产业人员的高级别培训，如中药系统生物学和组学的原理技术培训，主要面对分子生药学的前沿理论和技术。建议培训的教学方式是专题与实践并行，这样就能迅速推广某一特定新技术在研究和产业中的应用。在没有学会成立的前提下，该学科的倡导者及积极建设该学科的人员应有意引导相关的原理技术培训，起到宣传该学科和普及分子生药学知识的作用。

4分子生药学教学的社会认同

尽管分子生药学学科在短短20年间得到快速的发展，但存在的主要问题是理论与实践结合的较少，该学科对中药产业的贡献以及对中药种植行业等支撑的相关统计很少，即中药材产业上游栽培产业的应用等还缺乏说服社会的大量案例，指纹图谱的广泛应用是其成功案例之一。如何获得社会的认同可能需要以下几个方面：①专业的就业前景，如何引导社会对分子生药学专业学生的就业充满信心是得到社会认同的关键，《中药材保护和发展规划（2015—2020）》、《中医药健康服务发展规划（2015—2020）》和《中医药发展战略规划纲要（2016—2030年）》等国家发展规划就是分子生药学专业学生未来就业的可靠政策保证。例如浙江省《浙江省健康产业发展规划（2015—2020）》中提到2020年浙江省健康产业实现总值达1万亿元，可以想想能保证就业的空间有多大；②分子生药学引导中药材产业发展的能力，主要包括3方面，技术引导、科学管理和人才储备，这些能力建设是获得社会认同的硬指标；③分子生药学课程建设，人才培养，分子生药学是多学科交叉，很难把握教学的深度和广度，教师开课前一定要对所在单位所有专业课程进行调研，推出自己课程的特色，如果为了开课而开课，则会影响学生对分子生药学的认知，一旦开课，建议做到理论要深入浅出、拓展面要宽（举一反三）、前沿和基础理论为主、应用并重，说教为辅等，尽可能把分子生药学的内容形象生动地展示给学生；④建立“教”、“学”、“研”、“产”结合的学会、高校和研究单位等体系，经过若干年的发展，分子生药学必定深入社会和产业，获得认同。

5分子生药学课程理论和实践需要进一步完善

分子生药学的产生是传统生药学（资源形态气味细胞组织结构光谱分析等）发展极致的必然产物[7]，2015年版《中国药典》收载薪蛇和乌梢蛇的聚合酶链式（PCR）鉴别方法[8]说明了生药的分子鉴别开始走向应用。然而，正如黄璐琦先生所言，该学科的理论和实践需要进一步加强和完善[2]。《分子生药学》第3版[9]的修订明显优于第2版，删除了“研究方法及其基本技术”（与分子生物学相关的部分重复）、“药用植物种子资源分子生药学研究”、“药用植物抗性基因工程研究”等章节，增加了“分子生药学的形成与发展历程”、“药用植物分子谱系地理学”、“药用植物功能基因组研究”、“药用植物的转基因研究”和“药用植物的分子育种研究”等章节，丰富了课程内容，增加了前沿热点研究信息。

在整个体系中已出版的分子生药学著作可分为3类：①专著，《分子生药学》第3版，重点在理论前沿；②教材，中国中药出版社本科生规划教材、人卫出版社研究生统编教材中增加了案例、思考题等；③技术原理与操作手册：针对每个领域，陆续出版了《中药DNA条形码分子鉴定》[10]、《中药分子鉴定操作指南》[11]、《中药资源转录组操作指南》[12]等。为了促进分子生药学的发展，建议：①增加对教学、研究、培训都有更高参考价值的案例；②生药学发展若干年，形成系统的理论和技术体系，加强从传统生药学吸收科学合理的理论，推动分子生药学的发展，反过来促进生药学的发展，形成学科相互促进的态势；③加强学术和教学交流，促进学科的科研和教学水平健康发展；④分子生药学的科普拓展；⑤分子生药学期刊的建设；⑥合理吸收西药和中药的理念，也就是西药精确单成分与中药多组分理念等，以及上文中提出的一些可能建议。强调的是，教学和科研走进企业，解决企业发展的问题是直接推动学科发展的原动力，这是分子生药学的理论前瞻性所决定的，即理论源于实践，服务于实践。

6展望

《中药材保护和发展规划（2015—2020）》、《中医药健康服务发展规划（2015—2020）》、《中医药发展战略规划纲要（2016—2030年）》等国家发展规划，地方性规划相继出台都为分子生药学学科的发展提供了肥沃的土壤。2015年屠呦呦因青蒿素的贡献获得诺贝尔奖，即提高了中药的知名度，也加速了中药材产业的剧烈竞争，尤其是国际寡头企业对国内企业的竞争压力与日俱争。很明显，分子生药学学科的发展即将为中药材产业的转型升级提供优质高水平的服务，尤其是人才的培养和储备。例如中药分子鉴定（如DNA条形码、药用植物有效成分的生物合成、遗传转化等），中药有效成分代谢调控网络、植物育种和生物反应器、生物多样性与濒危药用动植物保护、中药分子谱系地理、中药道地性等研究领域都稀缺分子生药学专业人才。因此，分子生药学的学科交叉、前沿和拓展等特性使其肩负着“新形势”下中药材产业的人才培养重任和产业理论先导的作用。

[参考文献]

[1]黄璐琦.展望分子生物技术在生药学中的应用[J].中国中药杂志，1995，20（11）：643.

[2]黄璐琦，肖培根，郭兰萍，等.分子生药学：一门新兴的边缘学科[J].中国科学（C辑：生命科学），2009，39（12）：1101.

[3]畢玉侠，许海玉，佟岩，等.分子生药学教学调研分析及展望[J].中国中药杂志，2015， 40（17）：3355.

[4]严玉平，吴兰芳，韩晓伟，等.《分子生药学》本科教学设计思路探讨[J].广东化工，2015，42（21）：207.

[5]王学勇，刘春生.分子生药学的课程特色及教学初探[C].咸阳：中华中医药学会第十届中药鉴定学术会议，2010.

[6]王小刚，方进波，鄢佳，等.分子生药学开放性实验教学的探索与实践[J].中国中药杂志，2011，36（3）：383.

[7]谢宗万.《分子生药学》评介[J].中国中药杂志，2001，26（3）：216.

[8]中国药典一部[S].2015.

[9]黄璐琦，刘昌孝.分子生药学 [M].3版北京：科学出版社，2015.

[10]陈世林. 中药DNA条形码分子鉴定[M].北京：人民卫生出版社，2012.

[11]黄璐琦，袁媛. 中药分子鉴定操作指南[M].上海：上海科学技术出版社，2014.