图 五味子联苯环辛烯型木脂素生物合成及其起源进化
在国家自然科学基金项目（批准号：U23A20511、82204576）等资助下，中国医学科学院药用植物研究所刘海涛研究员团队、东北林业大学徐志超教授团队与中国医学科学院药用植物研究所刘久石副研究员等合作，在中药五味子药效成分木脂素的生物合成途径解析方面取得进展。研究成果以“基于早期分化的五味子基因组揭示被子植物进化及谱系特异性木脂素生物合成的形成机制（Insights into angiosperm evolution and lineage-specialized lignan biosynthesis from the early-diverging Schisandra genome）”为题，于2025年8月15日发表于《科学进展》（Science Advances）杂志上。论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adw0486。
五味子是我国传统中药，具有收敛固涩，益气生津，补肾宁心等功效，其特异性积累的联苯环辛烯型木脂素极具药物开发潜力。然而，其化合物来源主要依赖于植物资源的提取，通过中药活性成分的绿色生物合成和分子辅助设计定向选育高含量品种将有助于缓解现有资源依赖。
研究团队基于高通量测序及染色体构象捕获技术破译五味子Schisandra chinensis的染色体级别基因组。系统发育分析确认五味子科与单子叶、真双子叶植物的姐妹群关系，发现该谱系特有的全基因组复制事件，为厘清被子植物早期演化路径提供了证据。研究团队解析了五味子特有药效成分联苯环辛烯型木脂素生物合成路线，包括二聚化、羟基化、甲基化及关键苯环C-C偶联反应；发现了新型细胞色素P450酶SchCYP719G1b，能催化C-C特异性偶联，形成五味子木脂素的八元环骨架结构；揭示了CYP719基因家族在五味子科的特异性扩张驱动的木脂素多样性演化；通过量子力学/分子力学联合计算揭示了上述酶的催化机制，即对位羟基双自由基电子特性驱动C2-C2'选择性偶联催化八元环形成（图）。
该研究不仅为被子植物进化和谱系特异性木脂素生物合成提供了重要见解，更创新性发现催化苯环C-C键特异性连接的细胞色素P450酶SchCYP719G1b，为天然产物微量活性成分的生物合成及高含量活性成分的品种定向选育奠定了分子基础，为提升药用活性成分产量、保障优质药用资源的稳定供给提供了理论支撑。