热带药用植物次生代谢研究组

Research Group for Secondary Metabolism of Tropical Medicinal Plants 

一．主要研究内容：

以热带药用植物及其共附生微生物和海洋微生物等药用资源为研究对象，利用天然产物化学、分子生物学、生物信息学、微生物学及有机化学等多学科交叉，开展次生代谢产物的分离纯化与结构鉴定、生物活性与生态功能、生物合成途径及与代谢调控机制、结构修饰与构效关系等研究，并探索其在植物保护、生物防治及医药健康领域的应用。

二．研究方向： 

1. 药用资源次生代谢产物生物合成途径与代谢调控研究；

2. 药用植物有效成分的代谢组学研究；

3. 热带生物资源中抗农业病原菌活性成分研究。

三．科研项目： 

1. 科技部国家重点研发计划子课题，“沉香香味物质基础及日化产品研发”（2018YFC1706404），2019-2021；

2. 国家自然科学基金面上项目，“沉香色酮合成途径中关键聚酮环化酶基因的挖掘及调控机制研究”（31870668），2019-2022；  

3.国家自然科学基金青年基金项目，“禾谷镰刀菌诱导海南龙血树血竭主要活性物质积累的分子机制”（81803663），2019-2021；

4. 农业农村部“一带一路”热带国家农业资源联合调查与开发评价（BARTP-05-MWL），2018-2020；

5. 国家自然科学基金青年基金项目，“三株海南红树林来源微生物抗香蕉枯萎病菌的化学成分研究”（41506096），2016-2018。

四．当前研究进展： 

1. 沉香2-（2-苯乙基）色酮的生物合成途径研究

根据沉香中的2-（2-苯乙基）色酮化学结构特征以及白木香的基因组、转录组数据分析，推导了沉香中最为常见的6个色酮的生物合成途径。其合成模式类似于姜黄植物（Curcuma longa）中姜黄素（curcumin）的生物合成过程，在聚酮合酶和/或聚酮环化酶的催化下形成。通过原核表达获得聚酮合酶AsPKS1.1蛋白，体外酶促反应初步发现AsPKS1.1具有催化功能。

3. 完成了海南粗榧、黄花梨等13种药用植物的叶绿体基因组测序，开发了海南特色药用植物的DNA条形码鉴定体系。

Tongdong Kuang, Hui-Qin Chen, Hao Wang, Fan-Dong Kong, Cai-Hong Cai, Wen-Hua Dong, Jing-Zhe Yuan, Wen-Li Mei*, Hao-Fu Dai*. UPLC-MS-guided isolation of single ether linkage dimeric 2-(2-phenylethyl)chromones from Aquilaria sinensis. RSC Advances, 2019, 9, 17025-17034.

Wang P, Chen X, Wang H, Huang SZ, Cai CH, Yuan JZ, Zhu GL, Xu XL, Mei WL*, Dai HF*.                          Four new picrotoxane-type sesquiterpenes from Dendrobium nobile Lindl. Frontiers in Chemistry, 2019, 7:812.

Wang P1, Cui Y1, Cai CH, Chen HQ, Dai Y, Chen PW, Kong FD, Yuan JZ, Mei WL*, Dai HF*. Two new succinimide derivatives cladosporitins A and B from  the  mangrove-derived  fungus Cladosporium sp. HNWSW-1. Marine Drugs, 2019, 17(1):4.  

Ding XP, Chen HQ, Huang SZ, Yu M, Mei WL*, Dai HF*. Characterization of complete chloroplast genome of the tertiary relict tree Cephalotaxus hainanensis (Cephalotaxaceae), an endangered species endemic to China. Mitochondrial DNA Part B: Resources, 2019, 4(1): 824-825.

Liao G, Dong WH, Yang JL, Li W, Wang J, Wen-Li Mei*, Hao-Fu Dai*. Monitoring the chemical profile in agarwood formation within one year and speculating on the biosynthesis of 2-(2-phenylethyl)chromones. Molecules , 2018, 23, 1261.

Ding XP, Mei WL*, Huang SZ, Wang H, Zhu JH, Hu W, Zehong Ding, Tie WW，Peng, SQ*, Dai HF*. Genome survey sequencing for the characterization of genetic background of Dracaena cambodiana and its defense response during dragon’s blood formation. PLoS ONE, 2018, 13 (12): e0209258.

海南省科学技术进步三等奖，海南黄花梨生物活性成分的研究与创新利用。

一种鉴定奇楠沉香真伪的方法，ZL201610606306.0

六、研究组成员：

梅文莉：博士，研究员，研究组组长，毕业于中国科学院昆明植物研究所；

王佩：博士，副研究员，毕业于中国海洋大学；

陈惠琴：博士，副研究员，毕业于德国杜塞尔多夫大学； 

丁旭坡：博士，副研究员，毕业于云南农业大学；

陈朋伟：博士，助理研究员，毕业于中国海洋大学；

蔡彩虹：硕士，助理研究员，毕业于海南大学。

1. 首次完成沉香基因组精细图谱的构建，为白木香结香机制、香味基因挖掘等基础性研究，以及资源保护、分子育种奠定了基础。

沉香基因组大小约为726.5 Mb，其中716.6 Mb的序列被锚定至8条染色体上，Scaffold N50为88.78 Mb，BUSCO分析结果为95.2%。重复序列占基因组的比例为59.13%，共注释了29203个蛋白质编码基因。根据单拷贝基因的系统发育和分化时间估算，发现沉香与其在锦葵目（Malvales）的最近共同祖先大约在53.18-84.37百万年前分开，并发现沉香有804个特有的基因家族（图1.B），其中多数与植物萜、酮类化合物的合成调控有关；此外，沉香的柠檬酸循环相关基因组家族发生了膨胀现象，另外也在基因组发现了全基因组复制事件（图1.B）。沉香是瑞香科中第1个基因组组装至染色体水平的物种，精细图谱的发布将为野生沉香种群保护生物学、沉香结香机制和香味基因及树种的进化研究奠定基础，也为沉香分子育种工作提供了可能。

2. 系统总结沉香物质基础及形成机制研究进展，应邀在天然产物国际顶级期刊Natural Product Reports（IF = 13）发表关于沉香天然产物综述，为沉香品质评价、结香机制及产量性状改良提供了理论基础。

      综述题目为《Natural products in agarwood and Aquilaria plants: chemistry, biological activities and biosynthesis》（沉香和沉香属植物中天然产物：化学结构、生物活性及其生物合成）。这是该杂志首次刊发关于沉香的最新研究进展。

      该综述系统总结了截至2019年底全世界沉香和沉香属植物中天然产物的研究进展，发现沉香中的化学成分主要为倍半萜和2-（2-苯乙基）色酮两大类型，而健康沉香属植物则与之不同，主要含有黄酮、二苯甲酮、木脂素、萜类、生物碱等化学成分，提出2-（2-苯乙基）色酮类化合物是目前鉴定沉香的关键成分。同时，该论文系统概括了沉香中倍半萜生物合成的研究进展，总结提出了2-（2-苯乙基）色酮类化合物可能的生物合成途径，为进一步揭示沉香形成机理，不断完善人工结香方法以提高沉香产量等提供了科学依据。

3.率先完成沉香易结香、品质优新品种的审（认）定工作，带动了沉香种植的良种化，为沉香产业的可持续发展提供了品种基础。

结合优异种质资源的鉴定工作，开展易结香、品质优新品种选育工作，为沉香产业发站提供品种基础。

于2021年7月率先完成热科1号白木香、热科2号白木香2个白木香新品种审定工作，实现了沉香品种审定的突破。其中，热科1号白木香（琼S-SV-AS-001-2020）具有结香面积大，结香产量高，品质较优的特性，可较比普通白木香平均增加30%以上。所产沉香的色酮类化合物相对含量是普通白木香树平均量的3.67倍。适宜海南省种植，用于精油加工、文玩等用途。热科2号白木香（琼S-SV-AS-002-2020）易结香，香质地软，油脂含量高，沉香特征性成分高的基本特性，相同条件下，“热科2号白木香”所产沉香特征性化学成分总相对含量比普通白木香树平均提高32%，沉香色酮类成分总相对百分含量平均为普通白木香对照的12.37倍，特别是奇楠沉香中含量较大的两类特征性成分2-（2-苯乙基）色酮和2-[2-(4-甲氧基) 苯乙基]色酮之和平均相对百分含量为51.25 %，具备了高品质奇楠沉香特征，适宜海南省种植并用于精油及产品加工等用途。

     首次完成海南本土黑油沉香品种“热科3号白木香”（琼R-ST-AS-002-2019）的认定工作。“热科 3 号”白木香受伤后形成黑褐色沉香，所产沉香具有密度高，质地坚硬，入水即沉，油脂含量高，味道辛辣，香气清雅的特点。化学成分分析表明沉香特征性成分中倍半萜类成分的种类达 33 种，是普通白木香的近2倍；倍半萜类成分的相对含量可达98.76%，是普通白木香的2.87 倍。可用于生产高品质熏香、精油、线香、摆件等产品开发，适宜在海南中部、东部、西部、北部及其相似区域种植。

4.突出火山岩石斛特色，开展火山岩石斛物质基础、活性成分研究，集成栽培技术体系，开发系列功能性产品，带动火山岩石斛产业化、高效化发展。

        石斛是有名的海南道地药材，具有益胃生津、滋阴清热的功效，是重要的药食两用植物，火山口地区特殊的地质和气候条件适合石斛生长，是火山岩石斛的主产区，开展石斛种植也是解决火山口地区农业生产落后的重要途径。

       在海南省重大科技计划项目的支持下，从金钗石斛中分离鉴定了46个化合物，进行了抗炎、抗肿瘤等活性筛选，确定了金钗石斛中的活性物质基础，明确了石斛中的活性成分；通过HPLC指纹图谱技术，建立了一套快速检测石斛有效成分的方法，发现其主要活性成分（石斛碱、菧类、菲类等）在10月含量较高，因此确定最佳采收期为10月；获得授权相关专利6项；发表论文3篇，其中SCI论文2篇；以活性物质为基础，研发优化石斛活性成分提取工艺1个，研发金钗石斛水漾美颜霜、火山石斛沉香蒸汽回流热敷眼罩、金钗石斛手工皂、益斛酒、海南鹧鸪凉茶、益斛（压片糖果）、斛娘（压片糖果）石斛科技产品7款，为促进火山石斛的综合开发，带动火山岩石斛产业的发展以及提质增效做出了重大贡献。

（1）代表性论著（论文）

（2）专利

（3）产品：无

4、国内外学术组织任职兼职，以及获得的省部级以上奖项情况

（1）国内外学术组织任职兼职：

2004.10 至今：中国药学会高级会员

2009.11至今：海南省药学会理事

2017.01至今：中国热带农业科学院学术委员会委员

（2）获得的重要奖项：

海南省科技进步一等奖：

2016年，海南黎药资源的收集保护、物质基础与创新利用研究（第二完成人）

2009年，海南热带药用植物及其共附微生物研究（第二完成人）

海南省科技进步二等奖：

2014年，高良姜产业化关键技术研究与示范（第二完成人）

2013年，见血封喉中的强心苷及其抗肿瘤活性研究（第二完成人）

2013年，海南龙血树组培快繁及诱导血竭的研究（第三完成人）

海南省科技进步三等奖：

2018年，沉香资源的物质基础研究与创新利用（第二完成人）

2013年，海南粗榧内生真菌抗肿瘤活性次生代谢产物的研究（第一完成人）

2009年，真菌发酵提高沉香油产量的研究（第一完成人）

中华农业科技奖二等奖：

2011年海南热带药用植物及其共附生微生物资源研究与开发（第二完成人）

个人奖项

2009年第八届海南省青年科技奖

2015-2016年度海南省三八红旗手

2019年海南省优秀科技工作者