中医药作为中华民族的文化瑰宝与智慧结晶，不仅是我国独特的卫生健康资源，更承载着潜力巨大的经济价值、具有原创优势的科技内涵、底蕴深厚的文化属性以及至关重要的生态意义。为系统挖掘药用植物的核心价值，推动中医药现代化与国际化发展，2024年发起的“千种本草基因组计划”已正式启动。该计划以中国及海外主流药典收录的药用植物物种为核心基础，通过系统性的资源普查、收集与整理，构建标准化的药用植物实体资源库；同时，计划完成1000种以上药用植物的全基因组测序与解析，在此基础上深入开展基因功能验证、优质品种遗传育种、活性成分合成生物学重构等一系列后续研究，为中医药的精准开发与可持续利用提供全方位的基因组学支撑。
萜类化合物是药用植物特化代谢产物中种类最为丰富的家族，其结构多样性与生物活性的广泛性令人瞩目，从抗炎抗菌的挥发油，到抗肿瘤的紫杉醇，再到调节代谢的皂苷类成分，均属于萜类化合物的范畴。尽管这类化合物结构复杂、种类繁多，但其生物合成的起点却高度统一，仅源于异戊烯基焦磷酸（IPP）和二甲基烯丙基焦磷酸（DMAPP）两种简单前体分子。萜类生物合成过程通常可分为两个核心阶段：上游碳–氢骨架的形成的，涉及甲羟戊酸途径（MVA）和甲基赤藓糖醇磷酸途径（MEP）两条关键通路的协同作用，为萜类化合物提供基础结构单元；下游则是对这些骨架的修饰，包括氧化、还原、酰化、糖基化等一系列复杂反应，最终形成结构各异、功能独特的萜类终产物。
中国科学院遗传与发育生物学研究所王国栋研究员应邀为“千种本草基因组计划”撰写专题综述，文章首先系统总结了近年来上游碳–氢骨架生物合成途径中的关键酶功能、通路调控机制以及物种特异性差异等最新研究进展；随后，重点讨论了用于解析下游修饰反应分子机制的关键技术与研究方法，包括多组学联合分析、基因沉默与过表达技术、体外酶活验证体系等，并特别聚焦于这些技术在药用植物萜类合成机制研究中的应用案例；最后，深入探讨并展望了植物萜类化合物生物学功能研究的最新动态与未来方向，尤其关注其在植物体内的生理作用，如抵御生物与非生物胁迫、调控植物生长发育、介导植物与其他生物间的相互作用等。该综述旨在全面、系统地概述植物萜类生物合成及其功能鉴定领域的当前研究趋势与核心认识，为“千种本草基因组计划”的深入推进提供理论参考，同时为药用植物萜类资源的开发利用与创新研究奠定基础。
相关文章近日以Plant terpenoid diversity: from pathway elucidation to ecological functions为题，在线发表于中国工程院院刊Engineering杂志。中国科学院遗传发育所王啸晨助理研究员为论文第一作者，王国栋研究员为通讯作者。该研究得到以及国家自然科学基金和重点研发计划的资助。
植物萜类化合物生物合成途径鉴定及功能解析的综合研究流程
