中国科学院武汉植物园“药用植物功能基因组与合成生物学学科组”前称为“天然药物生物合成学科组”，始建于2010年4月份、于2016年下旬更名为现在的名称。学科组目前现有工作人员5名（其中包含正高级职称研究员1名、副高级职称研究人员3名、助理研究员1名）、在读研究生9名（其中包括中国博士研究生4名、中国硕士研究生4名、非洲硕士留学生1名）。在领导关怀与学科组同仁共同努力下，2016年度“药用植物功能基因组与合成生物学学科组”荣获“优秀科研团队”称号。
一、科学研究方面
自2010年成立以来，学科组的研究方向从未改变，即以药用植物为研究对象，围绕一些具备重大药用价值的药效分子，开展其功能基因组学研究、解析其在植物体内的形成机制、挖掘药物合成通路关键基因，并在此基础之上利用合成生物学技术手段，在微生物体内重建植物药合成通路、实现微生物体系高通量合成植物药效分子。取得了以下科研成绩：
1、在重要植物活性产物合成基因发掘研究上，围绕植物萜烯类与异黄酮类活性成分，解析它们在药用植物体内的合成机制，挖掘了系列植物药合成基因，比如分离了萜稀药物白桦脂酸与倍半萜内酯下游路径关键P450酶基因，相关成果在Plant and Cell Physiology与Frontiers in Plant Sciences 等国际著名杂志上进行了发表；2016年度尤其是在异黄酮活性成分合成基因挖掘方面取得了较为突破性的进展，学科组以野葛为研究材料，发现了新颖的异黄酮甲基化修饰代谢路径并分离了参与其中的关键甲基转移酶基因、首次挖掘了葛根素合成关键糖基转移酶基因。
2、在重要活性产物生物合成研究上，以白桦脂酸为模式化合物，开展了微生物酵母系统合成植物药相关研究，发现了11个影响植物药合成的“酵母基因沉默位点”；明确了酵母内源甾醇代谢路径与外源导入的萜稀药物合成路径存在相互作用，调控了植物萜稀药物在酵母细胞中的合成滴度。白桦脂酸为抗癌原料药，每年中国市场需求20吨左右，其主要来源于白桦树皮，中国每年消耗约23万吨的白桦树树皮用以提取制备白桦脂酸，现因白桦树资源短缺已经出现白桦脂酸供货断层现象。学科组成功在酵母细胞中实现了白桦脂酸的人工合成，引起了相关媒体（如楚天都市报）与企业界人士的特别关注，目前学科组就“白桦脂酸工程菌”与湖南福来格生物技术有限公司开展了合作，旨在将“白桦脂酸工程菌”产业化开发利用。
二、科研产出与人才培养方面
在成果产出方面，学科组在Plant Biotechnology Journal、Plant and Cell Physiology、Journal of Biological Chemistry等杂志发表了SCI研究论文30篇，其中Top10%的论文11篇、Top30%论文17篇；单篇SCI论文最高引用次数达到217次(Zhang et al., Journal of Biological Chemistry, 2008, 283: 21501-21508);授权中国专利1项、申请专利1项。在科研项目经费争取方面，学科组近5年来获得国家自然科学基金委面上项目4项、国家自然科学青年基金项目2项、科技部863项目1项、中科院项目2项以及公司横向合作项目4项。在人才培养方面，培养了博士研究生3名、硕士研究生5名、1名博士研究生获国家研究生奖学金、1名博士研究生获中科院留学基金资助、8人次获中国科学院大学三号学生。
三、对外合作方面
学科组重视国际合作，先后邀请了来自美国、加拿大、澳大利亚、荷兰、日本、新加波等国家知名科学家来华进行学术交流，分别与日本东京大学的Ikuro Abe教授、加拿大卡尔加里大学Dae-Kyun Ro教授以及荷兰阿莫斯特丹大学HarroBouwmeester教授建立了合作关系；学科组成功组织举办了“2013植物次生代谢与代谢工程国际会议”，与会专家包括国际学者达105人。
四、学科组长期规划方面
学科组研究方向确定以后，如何选择药用植物研究材料曾一度困惑着学科组负责人章焰生研究员，研究材料的选择既要关注其药用价值重要性程度，又得考虑国内外同行的竞争性程度，我们曾有过一段摸索的路程，比如学科组开始选择的野葛与苍耳植物材料，这两种植物材料虽然都具有很好的药用价值，但有一个共性问题—即比较冷门、受人们的关注度不高，冷门意味着同行竞争性会弱。为避免出现与国内外同行专家之间的撞车效应，课题组最初选择了这两种植物材料，通过几年来的努力在这两种药用植物研究上也取得了一些进展，比如系统性地解析了葛根异黄酮活性成分生物合成机制等，相关成果也陆陆续续在国际SCI杂志进行了公开发表，并且相关研究也连续几年获得了国家自然科学基金委项目的资助。
然而，随着时间的推进，学科组也发现了另外一个问题所在：由于野葛与苍耳这两种植物材料受人们的关注度太低，相当长的一段时期内难以引起国家层次的重视，也因此难以争取到更大项目的资金支撑。面对这样的局面，如何确定研究材料再一次地摆在学科组负责人章焰生的面前，恰逢2014年中国科学院推动“四类机构改革”与2015年初武汉植物园启动的“所十三五”研究规划，章焰生研究员查阅了大量文献并与相关资深专家探讨，惊喜地发现了药用植物“盾叶薯蓣”，该种植物主要活性成分为薯蓣皂素。薯蓣皂素为200多种甾体药的前体小分子物质，处于生物医药链产业的上游区段，其本身也具有较好的抗癌疗效。
中国与墨西哥为全世界薯蓣皂素的两大主要出口国，而且薯蓣皂素在国家层次也已经高度重视。更为重要的是薯蓣皂素在植物体内如何合成以及有哪些合成基因控制至今完全未知，很是值得投入研究，有趣的是在80年代中国科学院武汉植物园老一辈科学家也曾承担过“盾叶薯蓣野生植物资源调查”的项目。由于上述种种因素，在恰逢武汉植物园“十三五规划”启动初期，学科组负责人章焰生研究员毅然决定了围绕薯蓣皂素开展一系列研究，为减少学科组研究材料的杂合度，学科组的多数研究人员目前都投入到了薯蓣皂素相关研究。
十年磨一剑，“药用植物功能基因组与合成生物学”学科组确定了长期的研究方向与研究材料，学科组全体成员会在未来的岁月潜心专攻该领域研究；梅花香自苦寒来，漫漫研究路我们会不畏艰难，直至最终到达成功的彼岸，也相信我们会在该领域研究千古留名！
章焰生于武汉 2017年1月6日
