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在生長發(fā)育早期，無論是動物的胚胎還是植物的花蕾，都對環(huán)境變化極為敏感。如何保護這些脆弱的后代，是進化生物學長期關(guān)注的核心問題。在脊椎動物演化史上，羊水的出現(xiàn)是一項關(guān)鍵創(chuàng)新，它為胎兒發(fā)育提供了穩(wěn)定、濕潤的微環(huán)境。然而，在陸生植物中，尚未有研究發(fā)現(xiàn)類似機制。

植物區(qū)系與地理學攻關(guān)團隊以喀斯特石灰山特有分布的苦苣苔科大苞半蒴苣苔（Hemiboea magnibracteata）為研究對象，揭示其在開花早期，兩個苞片閉合形成一個類似“子宮”的腔室，并在其中充滿自身分泌的液體，形成一個“水球”，將花蕾完全浸泡其中。隨著花朵發(fā)育成熟，苞片才逐漸打開，液體隨之流失。通過一系列操控實驗，研究團隊系統(tǒng)闡明了這一“子宮狀”苞片分泌“羊水”的多重生態(tài)功能：首先，創(chuàng)造了穩(wěn)定的“小氣候”。苞片內(nèi)的液體能顯著降低花蕾溫度，避免幼嫩花蕾在白天極端高溫時脫水；其次，構(gòu)成了一個鈣的“儲存庫”。植物將體內(nèi)多余的鈣分泌至苞內(nèi)，開花時排出體外，適應(yīng)喀斯特土壤的高鈣脅迫。第三，扮演一個應(yīng)急的“蓄水池”。在遭遇極端干旱時，苞片內(nèi)的水分回流至附近葉片，增強其在季節(jié)性干旱環(huán)境中的生存能力。

該研究首次在陸生植物中報道了這種通過自身分泌液體全方位保護花蕾的類“羊水”機制，為理解植物在喀斯特極端環(huán)境下的適應(yīng)策略提供了全新視角。同時，與高山冰緣帶“溫室狀”苞片的增溫、防雨和防曬作用相反，喀斯特“子宮狀”苞片主要承擔降溫、抗旱和排鈣的功能，反映了植物特化苞片結(jié)構(gòu)進化的環(huán)境依賴性與適應(yīng)性。研究結(jié)果對理解植物創(chuàng)新性狀進化與環(huán)境適應(yīng)機制具有重要意義，相關(guān)成果發(fā)表在National Scicence Review和Biological Reviews等綜合性或生物類主流刊物上。

天然產(chǎn)物經(jīng)自然界長期進化選擇，結(jié)構(gòu)新穎、功能多樣，是創(chuàng)新藥物發(fā)現(xiàn)的重要源泉。其中，植物來源的天然產(chǎn)物在藥物研發(fā)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，尤其萜類化合物具有重要生物學功能和藥用價值。本年度，黎勝紅團隊在萜類活性天然產(chǎn)物發(fā)現(xiàn)與化學/生物合成中取得系列重要進展，實現(xiàn)“新穎天然產(chǎn)物發(fā)現(xiàn)—生物/化學合成—活性機制—候選藥物”全鏈條創(chuàng)新。代表性成果如下：

（1）基于植物化學防御從米團花（Leucosceptrum canum）中發(fā)現(xiàn)靶向甘油醛-3-磷酸脫氫酶（GAPDH）發(fā)揮抗蟲功能和抗銀屑病作用的“一靶雙效”二倍半萜類新型藥物先導分子leu-F，解析了其作用機制和靶點，提出“基于化學生態(tài)學發(fā)現(xiàn)天然藥物”理論，為現(xiàn)代天然藥物研究提供了新思路和新范式（Science Advances, 2025, 11, eadw2578）。

（2）從寬管花（Eurysolen gracilis）中首次發(fā)現(xiàn)一類具有新穎雙環(huán)[3.2.0]庚烷核心骨架的微量二倍半萜，并基于生源啟發(fā)的光化學反應(yīng)完成該家族9個二倍半萜的集群式不對稱全合成，在此基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)該類獨特天然產(chǎn)物的免疫抑制活性，為其作為新型天然免疫抑制劑的研發(fā)奠定了重要基礎(chǔ)（Angewandte Chemie International Edition, 2025, 64, e202421497，入選期刊Very Important Paper）。

（3）從十字花科藥用植物薺菜（Capsella bursa-pastoris）中發(fā)現(xiàn)一個多功能二倍半萜合酶CbTPS1，能夠催化合成20個二倍半萜產(chǎn)物（16個新結(jié)構(gòu)、10種骨架、2種新骨架），基于酶改造及合成的合成生物學策略，構(gòu)建工程大腸桿菌，實現(xiàn)二倍半萜克級異源生物合成，并發(fā)現(xiàn)二倍半萜產(chǎn)物抗肝纖維化作用，為中藥藥效物質(zhì)形成機制研究提供了新范式（Advanced Science, 2025, 12, 2415370）。

（4）從火把花（Colquhounia coccinea var. mollis）內(nèi)生真菌深綠木霉菌（Trichoderma atroviride B7）中發(fā)現(xiàn)了一類全新非經(jīng)典萜類環(huán)化酶亞家族，破解木霉二萜發(fā)現(xiàn)30余年來生物合成之謎，實現(xiàn)其異源生物合成，并發(fā)現(xiàn)其調(diào)控真菌繁殖體形成功能，為其抗菌等生物活性的深入研究和開發(fā)利用奠定重要基礎(chǔ)（Nature Communications, 2025, 16, 7823；入選期刊Editors’ Highlights）。

程序性細胞死亡在機體發(fā)育與穩(wěn)態(tài)維持中發(fā)揮關(guān)鍵作用，與多種重大疾病病理生理過程密切相關(guān)。深入探究程序性細胞死亡方式及其機制，不僅有助于在分子與細胞層面完善細胞死亡調(diào)控理論體系，更有望為癌癥、神經(jīng)退行性疾病等重大疾病的治療提供新策略。

在植物天然產(chǎn)物及類天然產(chǎn)物中發(fā)掘新型程序性細胞死亡誘導劑并探究其靶點及機制，具有重要意義。植物化學生物學攻關(guān)團隊長期開展化學生物學相關(guān)研究，2025年在程序性細胞死亡方面取得了進展。（1）在Walsura yunnanensis中分離得到的四降三萜類化合物isowalsuranolide（Hdy-7）可通過直接靶向硫氧還蛋白還原酶（TrxR1/2）激活p53通路觸發(fā)溶酶體生物發(fā)生并促進致死性自噬抵抗紫杉醇耐藥。研究結(jié)果表明TrxRs是調(diào)控溶酶體生物發(fā)生的新靶點，而誘導非凋亡類細胞死亡將為耐藥腫瘤的治療提供機會。（2）含氮類天然雜環(huán)化合物NJH-13通過靶向位于細胞膜上的高選擇性鈣離子通道TRPV5經(jīng)由FOXO1-GSDME途徑誘導細胞焦亡。本研究揭示了TRPV5是誘導細胞焦亡的新靶點，F(xiàn)OXO1是轉(zhuǎn)錄激活GSDME并介導凋亡與焦亡轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵因子。3次腹腔注射即有效抑制腫瘤增殖，體現(xiàn)了焦亡能促進免疫“冷腫瘤”向“熱腫瘤”轉(zhuǎn)變的抗腫瘤優(yōu)勢。

研究結(jié)果相繼發(fā)表在Science China Life Sciences、Journal of Advanced Research上。

面向國家“農(nóng)業(yè)資源循環(huán)利用”需求，昆明植物所“大型真菌種質(zhì)資源與綠色發(fā)展”團隊依托中國科學院A類先導、科技扶貧及省級重大專項，圍繞草業(yè)-畜牧-食用菌跨界融合，系統(tǒng)揭示腐生真菌發(fā)酵代謝規(guī)律與功能菌群互作機制，創(chuàng)制高效復合菌劑，突破傳統(tǒng)發(fā)酵瓶頸，實現(xiàn)周期縮短、臭味消減、效能提升、污染減排，研發(fā)出高安全性食用菌栽培基質(zhì)。近年來已在環(huán)境領(lǐng)域TOP期刊發(fā)表 SCI 論文 15 篇，其中 2025 年核心成果相繼刊發(fā)于Environ. Sci. Technol.（Nature Index 期刊）、J. Hazard. Mater.、Resour. Environ. Sust.國際前沿期刊。

研發(fā)構(gòu)建的“農(nóng)-林-牧循環(huán)”真菌增益技術(shù)體系，通過珍稀食用菌生態(tài)栽培模式重塑土壤-作物全鏈條微生物組（根際-莖部-種子），使初級農(nóng)產(chǎn)品平均增值3.5倍以上（最高達7.4倍），同時綜合消減抗生素、抗性基因等新型生物污染物80%以上，破解傳統(tǒng)模式污染重、效率低、安全性不足的行業(yè)瓶頸。

目前，該技術(shù)已在云南昭通、貴州水城等地區(qū)的科技幫扶工作中落地示范，推動當?shù)剞r(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)從“末端治理”的被動模式，向“源頭減害、全程增值”的綠色發(fā)展模式轉(zhuǎn)型，兼具突出生態(tài)效益、顯著經(jīng)濟效益與良好社會效益，為我國農(nóng)牧業(yè)有機質(zhì)高效利用及生物污染防控提供了可復制、可推廣的創(chuàng)新路徑。

石松生物堿（Lycopodium alkaloids）是石松科植物中的一類特征性天然產(chǎn)物，具有結(jié)構(gòu)類型多樣、骨架復雜等特點，是天然產(chǎn)物化學和藥物化學研究的重要對象。其中，石杉堿甲（Huperzine A）因其選擇性乙酰膽堿酯酶抑制活性，被用于中輕度阿爾茨海默病的臨床治療?；谖覈^為豐富的石松科植物資源，昆明植物所植物化學與天然藥物全國重點實驗室趙勤實研究團隊長期圍繞石松生物堿的結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)與合成開展研究，陸續(xù)報道了一批結(jié)構(gòu)新穎、生物活性較好的石松生物堿，并在CCS Chemistry、Organic Letters、Chemical Communications、Organic Chemistry Frontiers 和Bioorganic Chemistry等期刊發(fā)表相關(guān)成果。由于石松生物堿在天然植物中含量較低，限制了其深入的生物學研究和進一步開發(fā)利用，化學全合成成為獲取該類化合物的重要途徑。圍繞這一問題，團隊開展了多種代表性石松生物堿的全合成研究，先后完成了(±)-Cermizine B、Huperserratine A 和B以及Phlegmine A的合成工作，為相關(guān)化合物的獲取和后續(xù)研究提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

在此基礎(chǔ)上，團隊進一步開展了基于生源啟示的集群式合成研究。以石松生物堿生物合成假說為指導，選取Phlegmarine骨架作為關(guān)鍵中間體，通過共同中間體設(shè)計，從商業(yè)化原料(R)-pulegone出發(fā)，利用Michael加成和鈀催化環(huán)化反應(yīng)，實現(xiàn)了該中間體的十克級制備。通過多種轉(zhuǎn)化反應(yīng)，合成了5類不同骨架的12個石松生物堿（J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 41046）。相關(guān)成果驗證了生源假說的合理性，也為復雜石松生物堿的模塊化合成提供了新的范式。其中，研究團隊發(fā)現(xiàn)的新型籠狀石松生物堿Hupserrine A的首次合成研究進一步彰顯了該策略在構(gòu)建高度復雜氮雜多環(huán)體系方面的優(yōu)勢（Org. Lett. 2025, 27, 7662）。

中國科學院基礎(chǔ)與交叉前沿科研先導專項（簡稱“B類先導專項”）是面向世界科技前沿與國家重大需求，開展戰(zhàn)略性、前瞻性基礎(chǔ)與交叉研究的關(guān)鍵布局。由中國科學院昆明植物研究所牽頭，聯(lián)合中國科學院大連化學物理研究所優(yōu)勢力量申報的“天然藥物發(fā)現(xiàn)篩選體系構(gòu)建及降糖脂藥物研究”專項于2025年1月獲批立項，并于2025年8月順利召開專項啟動會，2025年12月通過現(xiàn)場檢查，這標志著昆明植物所在組織承擔國家級重大跨學科研究任務(wù)、搶占生物醫(yī)藥領(lǐng)域科技制高點方面取得里程碑式突破。

該專項緊密圍繞健康中國戰(zhàn)略，旨在融合昆明植物所從天然來源先導化合物發(fā)現(xiàn)到藥物候選分子的研究優(yōu)勢，以及大連化物所在分析化學、工程化學等領(lǐng)域的頂尖技術(shù)，共同構(gòu)建國際先進的智能化藥物發(fā)現(xiàn)篩選體系，并針對性研發(fā)治療糖脂代謝性疾病的原創(chuàng)新藥。專項由昆明植物所植物化學與天然藥物全國重點實驗室主任黎勝紅研究員擔任首席科學家。目前，專項已全面進入實施階段，團隊正按計劃穩(wěn)步推進研究工作，未來將力爭產(chǎn)出具有國際影響力的標志性原創(chuàng)成果，為研究所跨越式發(fā)展及我國大健康產(chǎn)業(yè)升級貢獻重要力量。

依托國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“中國西南野生生物種質(zhì)資源庫”和國家科技資源共享服務(wù)平臺“國家重要野生植物種質(zhì)資源庫”對野生植物種子收集、保存和信息化管理的長期實踐和經(jīng)驗，在國家科技基礎(chǔ)條件平臺中心指導推動下，充分借鑒國內(nèi)外同類種子庫相關(guān)技術(shù)規(guī)范，昆明植物所牽頭起草的推薦性國家標準《野生植物種子庫 種子采集和信息管理要求（Wild plant seed banking—Requirements on seed collecting and information management）》（GB/T 46206-2025）于2025年10月正式獲批準發(fā)布。

該國家標準明確了野生植物種子采集前與采集后的管理流程，規(guī)定了信息管理要求，適用于以種子收集保存為主要目標的野生植物種子庫，以及其他開展野生植物種子采集保存與信息管理的相關(guān)機構(gòu)。該標準的實施將有力推動我國野生植物種子采集保存工作的高質(zhì)量發(fā)展，促進以生物多樣性保護、野生植物種質(zhì)資源保存、生態(tài)恢復及特殊物種種群重建為目標的種子庫建設(shè)、運行與信息管理規(guī)范化。

該標準研制歷時7年，是由昆明植物所首個主導制定的國家標準。制定過程體現(xiàn)了跨單位、跨部門、跨行業(yè)的團隊協(xié)作，并充分實現(xiàn)了與國際相關(guān)技術(shù)規(guī)范的有效銜接。