药用植物功能基因研究在国外已经进行了许多年,主要集中在黄酮类化合物合成相关基因的克隆、植物细胞色素P450基因的克隆及萜类化合物合成基因的克隆。黄酮类化合物生物合成途径功能基因研究因为起步较早,大多数的基因都已被克隆和功能鉴定,并已实现了利用花青素合成基因修饰改变花的颜色。目前,功能基因克隆注册最多的几个植物分别是长春花、青蒿、甘草和红豆杉,注册基因最多的国家是日本、美国、德国,拥有基因专利最多的国家是美国。
相对于国外的蓬勃发展,我国在药用植物基因资源保护与应用方面的工作还处于起步阶段。对此,程克棣有着切身的体会。作为我国最早进行相关研究的机构——中国医学科学院药物研究所卫生部天然药物生物合成重点实验室的研究人员,程克棣在实际工作中发现,往往是她们克隆了一个基因片段,却发现这一基因已被注册或被专利保护。最近几年,我国由中科院植物所、植物生理所、中国医学科学院药物所及上海中医药大学注册了15个基因,其中11个与青蒿萜类合成有关、2个与中国红豆杉有关、2个与黄芪代谢有关。但目前尚未见到我国在黄酮类化合物与细胞色素P450相关基因克隆及注册方面的工作。
“如果应用功能基因生产药物变成现实,那么拥有这些基因专利的国家,就有可能应用来源于我国的药用植物的基因生产药品,并卖给我们,赚我们的钱。”程克棣的话并非空穴来风。目前,已有许多药用植物的功能基因被申请了专利保护。在这方面,美国走在了前列。根据1996年~2002年的美国专利的初步检索,长春花、红豆杉均有功能基因专利公开,而与P450有关的基因和核酸顺序有40项之多,分别与植物脂肪酸羟基化、黄酮化合物羟基化、柠檬烯羟基化等多种羟基化反应有关。用基因工程方法改变花朵的颜色(花青素含量)的方法也申请了专利,植物P450代谢除草剂的能力及应用也是专利保护的要点。
另外,基于对功能基因的关注,为了探索一个功能基因克隆的简捷快速的途径,一些国家对药用植物进行了大量的植物表达序列标记(EST)测序工作。较为突出的是加拿大在2002年报道了甜叶菊大量的EST测序结果,有5549项之多;美国对葡萄进行了系统的cDNA测序工作,在2002年1月报道了1182个cD鄄NA片段;西班牙在2001年就已报道了343个番红花EST片段的测序结果。这种基因注册或者是EST测序结果虽然仍然可以作为公共资源被应用,但被注册的基因不能再申请专利保护。也就是说,如果再不加紧进行相关研究,我国独有的基因资源很有可能会变成全世界的“公共财产”。
