中医药院校本草基因组学课程建设的思考与探索

刘 畅，俸婷婷，刘雄伟，周 英

（贵州中医药大学药学院，贵州 贵阳 550025）

中医药是我国人民经过数千年的努力积淀起来的宝贵资源，是优秀卓越的文化瑰宝。随着现代科学技术的迅速发展，中医药产业得到了突飞猛进的发展[1]，产业发展的关键是中医药行业研究人才的培养。目前中药学的研究也深入到了组学水平，本草基因组学是从基因组的水平研究中草药品质形成的分子机制及中草药在人体内代谢和药效影响等的前沿学科，利用基因组学、转录组学、代谢组学等组学技术研究中草药的基原植物遗传多样性及其次生代谢产物的调控网络，阐明中草药药效物质基础和作用的分子机制[2]。本草基因组学形成于中医药生产实践，且对生产实践具有指导作用，并广泛应用于中药合成生物学、中药鉴定学和药用植物分子育种等领域，取得了令人瞩目的研究成果。

目前，国内高等院校开设本草基因组学课程的主要为综合性大学、中医药院校、研究院所等，如北京协和医学院、上海中医药大学、武汉理工大学等。但大多数院校将其列为中医药专业博士生或硕士生课程，仅有武汉理工大学、浙江中医药大学、海南医学院等将其列为本科课程[3]。但总的来说，开设本草基因组学课程的学校还相对较少，如笔者所在贵州中医药大学相关专业尚未开设此门课程。本草基因组学能够加强基于现代科技前沿技术的中医药基础的研究，通过此课程学习，使学生了解本草基因组学研究领域的成果，理解本草基因组学研究成果对中医药发展的促进作用，激发学生运用现代技术手段探索新知识、新领域的积极性。

1 本草基因组学课程特点

本草基因组学课程主要承担两方面任务，一是全面完整地阐释本草基因组学的产生、发展和前景，另一方面是为高等院校教师或学生搭建更完整的理论基础知识体系。本课程主要包括两大部分，一是本草基因组学理论基础，二是本草基因组学的应用。本草基因组学课程具有研究范围广泛，多学科交叉；研究手段先进，理论体系高度综合；研究内容明确，应用性强等特点。

1.1 研究范围广泛，多学科交叉

中药学、中药资源学、中药鉴定学、中药栽培学为本草基因组学奠定了深厚的历史基础、提供了丰富的研究材料，生物化学、分子生物学、中药化学、中药药理学为本草基因组学提供了基础理论和先进的技术方法，生物信息学为本草基因组学的研究提供了理论基础和技术支撑。与以上各学科相呼应，前沿技术和创新性研究策略为中药学注入了新鲜血液，新概念、新思路、新问题的提出使中药的研究焕发了青春，使基因组学能够促进中药学、生药学、中药资源学、中药鉴定学、中药栽培学从经典走向现代，从传统走向前沿，从基因组和分子水平对中草药开展研究，同时拓宽了组学的研究对象和应用领域，为分子生物学等基础理论课程走向实践应用提供了案例，为中药药理学的深入研究提供了理论和技术支持。

1.2 研究手段先进，理论体系高度综合

本草基因组学利用高通量测序的技术，对药用生物基因组、全转录组、miRNA、代谢组、甲基化等进行测序，结合生物信息学的方法挖掘药用生物数据信息，是本草基因组学研究的核心内容，对揭示道地药材形成的分子机制，阐明中草药的药效物质基础，筛选中草药的质量标志物，提供中草药质量控制新方法等具有重要作用。

1.3 研究内容明确，应用性强

本草基因组学是一门应用性较强的学科，对中医药的发展具有重大的指导意义。基于基因组开发了AFLP、ISSR、SNP等分子标记，基于转录组开发SSR分子标记，为药用植物分子标记的开发提供了丰富基因资源，给传统中药鉴定带来革命性影响。组学技术联合分析可阐明道地药材形成的分子机制，从分子水平解析遗传控制和环境条件的影响，对优质中药生产和栽培技术的改进提供指导。对中草药进行转录组和代谢组学的联合测序，筛选和鉴定的次生代谢合成途径的关键编码基因，解析次生代谢途径的合成过程，实现目标产物的异源生产，可为天然药物研发提供新的方式。对中草药作用于疾病的机制进行多组学测序，以阐明中草药药效物质基础及作用机制。

2 高等院校开设本草基因组学课程情况

《本草基因组学——中药组学的发展与未来》专著于2016年出版[4]，《本草基因组学》教材是在其基础上，按照教材编撰的要求，结合专家和读者的建议与意见，于2018年8月出版[5]。该教材为普通高等教育“十三五”规划教材，对本草基因组学的相关概念和理论进行了介绍，对本草基因组学最新的研究成果和前沿动态进行总结，全面阐释了本草基因组学的发生发展及应用前景。目前，国内高等院校开设本草基因组学课程的主要为综合性大学、中医药院校、研究院所等，但大多数院校将其列为中医药专业博士生或硕士生课程，仅有武汉理工大学、浙江中医药大学、海南医学院等列为本科课程[3]。由此可见，亟待在高等院校尤其是中医药院校本科生中开设本草基因组学课程，以促进中医药相关专业学生了解高通量测序技术和生物信息学在药用生物次生代谢、药效物质基础及作用机制等领域的应用，增加相关知识积累。

3 教学策略

本草基因组学在课程教学的形式上，主要为基础理论课、实验课、讨论课等。由于本草基因组学涉及的学科较多，在实际教学过程中，因缺乏有效的教学模式以及本科生相关理论基础薄弱，在授课过程中存在诸多问题。根据学生的专业背景和对基础知识的掌握程度，不同研究内容的难易度和学生的理解程度，在本课程教学过程中，综合运用多种教学方法并融入思政元素。

3.1 PBL教学模式

PBL教学模式强调学生的自主学习和解决问题能力培养，使学生的分析、探究、沟通等方面能力得到全方位提升，能够增加教学的趣味性，增强知识的运用能力[6]。在PBL教学过程中，以学生为中心，教师设计与课程相关的实际问题引导学生思考，通过团队合作、自主学习等方式来解决问题，明确问题答案，了解背后相关的知识，提高解决问题能力，培育自主学习意识，使学生真正做到学以致用。

3.2 翻转课堂教学模式

翻转课堂更加注重个性化教学，改变传统的教学过程，指导学生课前利用中国慕课、学习通、中国知网、NCBI、网络资源等学习资源自主学习，课堂上教师引导学生分小组讨论而开展教学的教学模式[7]。针对本草基因组学课程应用部分的内容，将中草药组学测序研究策略穿插其中。学生课下收集近期发表的与药用植物相关的文章，可下载小木虫、丁香园、生物通等App，关注与药用植物研究相关的微信公众号，对前沿动态进行跟进，对最新研究进展和前沿技术展开讨论。

3.3 虚拟仿真实验教学模式

为提高学生对本草基因组学广度和深度的认知，培养学生的科研创新能力，实验课可讲解二代/三代测序技术并上机演示。实验课教学过程中，授课教师以实际应用问题进行导课，采用边授课、边用电脑演示的方法，本科生可以使用个人电脑在教师指导下进行操作。二代/三代测序技术分析流程在网上都有相应的软件，如OmicShare在线平台（https：//www.omicshare.com/tools/）、百迈客云平台（http：//www.biocloud.net/）等。云平台上的二代/三代测序示例数据，如转录组数据、代谢组数据和蛋白质组数据等，学生可以利用这些数据进行实操训练，更直观地理解二代/三代测序数据的意义，了解组学分析的流程。

3.4 本草基因组学课程思政教学模式

深入挖掘本草基因组学课程中的思政元素，将思政元素融入本草基因组学教学中，将思政教育贯穿于本草基因组学教学全过程。挖掘中医药发展史上的优秀人物、中医药的文化传承、相关的时事热点等内容，培养学生的爱国主义情感和对中医药文化的认同感。在教授好专业知识的基础上，有目的、有计划地将思政元素渗透到教学过程中，让学生真正了解本草文化，弘扬中医文化，传承本草精神。通过设计相关思政案例将思政内容融入本草基因组学教学中，是落实立德树人任务的根本，也是实现思政教育与专业课程教育有效融合的载体。

4 结语

从本草基因组学课程发展来看，该课程教学体系和教学大纲已得到进一步完善。作为新兴课程，虽已在部分院校开设多年，但在很多中医药院校尚未开设，其课程设置和教学过程仍处于探索阶段，其课程设置、内容涵盖应结合各中医药相关专业的特色进行考虑，同时教法与具体教学内容还应在教学实践中不断探索。