中國科學院武漢植物園“藥用植物功能基因組與合成生物學學科組”前稱為“天然藥物生物合成學科組”，始建于2010年4月份、于2016年下旬更名為現在的名稱。學科組目前現有工作人員5名（其中包含正高級職稱研究員1名、副高級職稱研究人員3名、助理研究員1名）、在讀研究生9名（其中包括中國博士研究生4名、中國碩士研究生4名、非洲碩士留學生1名）。在領導關懷與學科組同仁共同努力下，2016年度“藥用植物功能基因組與合成生物學學科組”榮獲“優秀科研團隊”稱號。
一、科學研究方面
自2010年成立以來，學科組的研究方向從未改變，即以藥用植物為研究對象，圍繞一些具備重大藥用價值的藥效分子，開展其功能基因組學研究、解析其在植物體內的形成機制、挖掘藥物合成通路關鍵基因，并在此基礎之上利用合成生物學技術手段，在微生物體內重建植物藥合成通路、實現微生物體系高通量合成植物藥效分子。取得了以下科研成績：
1、在重要植物活性產物合成基因發掘研究上，圍繞植物萜烯類與異黃酮類活性成分，解析它們在藥用植物體內的合成機制，挖掘了系列植物藥合成基因，比如分離了萜稀藥物白樺脂酸與倍半萜內酯下游路徑關鍵P450酶基因，相關成果在Plant and Cell Physiology與Frontiers in Plant Sciences 等國際著名雜志上進行了發表；2016年度尤其是在異黃酮活性成分合成基因挖掘方面取得了較為突破性的進展，學科組以野葛為研究材料，發現了新穎的異黃酮甲基化修飾代謝路徑并分離了參與其中的關鍵甲基轉移酶基因、首次挖掘了葛根素合成關鍵糖基轉移酶基因。
2、在重要活性產物生物合成研究上，以白樺脂酸為模式化合物，開展了微生物酵母系統合成植物藥相關研究，發現了11個影響植物藥合成的“酵母基因沉默位點”；明確了酵母內源甾醇代謝路徑與外源導入的萜稀藥物合成路徑存在相互作用，調控了植物萜稀藥物在酵母細胞中的合成滴度。白樺脂酸為抗癌原料藥，每年中國市場需求20噸左右，其主要來源于白樺樹皮，中國每年消耗約23萬噸的白樺樹樹皮用以提取制備白樺脂酸，現因白樺樹資源短缺已經出現白樺脂酸供貨斷層現象。學科組成功在酵母細胞中實現了白樺脂酸的人工合成，引起了相關媒體（如楚天都市報）與企業界人士的特別關注，目前學科組就“白樺脂酸工程菌”與湖南福來格生物技術有限公司開展了合作，旨在將“白樺脂酸工程菌”產業化開發利用。
二、科研產出與人才培養方面
在成果產出方面，學科組在Plant Biotechnology Journal、Plant and Cell Physiology、Journal of Biological Chemistry等雜志發表了SCI研究論文30篇，其中Top10%的論文11篇、Top30%論文17篇；單篇SCI論文最高引用次數達到217次(Zhang et al., Journal of Biological Chemistry, 2008, 283: 21501-21508);授權中國專利1項、申請專利1項。在科研項目經費爭取方面，學科組近5年來獲得國家自然科學基金委面上項目4項、國家自然科學青年基金項目2項、科技部863項目1項、中科院項目2項以及公司橫向合作項目4項。在人才培養方面，培養了博士研究生3名、碩士研究生5名、1名博士研究生獲國家研究生獎學金、1名博士研究生獲中科院留學基金資助、8人次獲中國科學院大學三號學生。
三、對外合作方面
學科組重視國際合作，先后邀請了來自美國、加拿大、澳大利亞、荷蘭、日本、新加波等國家知名科學家來華進行學術交流，分別與日本東京大學的Ikuro Abe教授、加拿大卡爾加里大學Dae-Kyun Ro教授以及荷蘭阿莫斯特丹大學HarroBouwmeester教授建立了合作關系；學科組成功組織舉辦了“2013植物次生代謝與代謝工程國際會議”，與會專家包括國際學者達105人。
四、學科組長期規劃方面
學科組研究方向確定以后，如何選擇藥用植物研究材料曾一度困惑著學科組負責人章焰生研究員，研究材料的選擇既要關注其藥用價值重要性程度，又得考慮國內外同行的競爭性程度，我們曾有過一段摸索的路程，比如學科組開始選擇的野葛與蒼耳植物材料，這兩種植物材料雖然都具有很好的藥用價值，但有一個共性問題—即比較冷門、受人們的關注度不高，冷門意味著同行競爭性會弱。為避免出現與國內外同行專家之間的撞車效應，課題組最初選擇了這兩種植物材料，通過幾年來的努力在這兩種藥用植物研究上也取得了一些進展，比如系統性地解析了葛根異黃酮活性成分生物合成機制等，相關成果也陸陸續續在國際SCI雜志進行了公開發表，并且相關研究也連續幾年獲得了國家自然科學基金委項目的資助。
然而，隨著時間的推進，學科組也發現了另外一個問題所在：由于野葛與蒼耳這兩種植物材料受人們的關注度太低，相當長的一段時期內難以引起國家層次的重視，也因此難以爭取到更大項目的資金支撐。面對這樣的局面，如何確定研究材料再一次地擺在學科組負責人章焰生的面前，恰逢2014年中國科學院推動“四類機構改革”與2015年初武漢植物園啟動的“所十三五”研究規劃，章焰生研究員查閱了大量文獻并與相關資深專家探討，驚喜地發現了藥用植物“盾葉薯蕷”，該種植物主要活性成分為薯蕷皂素。薯蕷皂素為200多種甾體藥的前體小分子物質，處于生物醫藥鏈產業的上游區段，其本身也具有較好的抗癌療效。
中國與墨西哥為全世界薯蕷皂素的兩大主要出口國，而且薯蕷皂素在國家層次也已經高度重視。更為重要的是薯蕷皂素在植物體內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年代中國科學院武漢植物園老一輩科學家也曾承擔過“盾葉薯蕷野生植物資源調查”的項目。由于上述種種因素，在恰逢武漢植物園“十三五規劃”啟動初期，學科組負責人章焰生研究員毅然決定了圍繞薯蕷皂素開展一系列研究，為減少學科組研究材料的雜合度，學科組的多數研究人員目前都投入到了薯蕷皂素相關研究。
十年磨一劍，“藥用植物功能基因組與合成生物學”學科組確定了長期的研究方向與研究材料，學科組全體成員會在未來的歲月潛心專攻該領域研究；梅花香自苦寒來，漫漫研究路我們會不畏艱難，直至最終到達成功的彼岸，也相信我們會在該領域研究千古留名！
章焰生于武漢 2017年1月6日
