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2026年1月21日，江西省、中國科學(xué)院廬山植物園程春松、謝釗啟團(tuán)隊(duì)在國際學(xué)術(shù)期刊《BMC Plant Biology》(中科院二區(qū)TOP，5-yr IF: 5.4)上發(fā)表了題為“Morphological and phylogenetic analysis of Schisandra and Kadsura: distribution, trait variation, and hybridization potential”的研究論文。該研究系統(tǒng)解析了兩屬植物的地理分布規(guī)律、形態(tài)特征分化機(jī)制及種間雜交潛力，厘清了其進(jìn)化親緣關(guān)系，并創(chuàng)新性提出跨屬歷史雜交假說，為五味子科植物的種質(zhì)資源精準(zhǔn)鑒定、優(yōu)質(zhì)品種分子育種及野生資源保護(hù)利用提供了關(guān)鍵的理論支撐與技術(shù)參考。

五味子科植物以北五味子(Schisandra chinensis)、黑老虎(Kadsura coccinea)等為代表，是我國兼具藥用與食用潛力的特色小漿果種質(zhì)資源，其果實(shí)、根莖中富含木脂素、多糖、黃酮等多種生物活性成分，不僅是傳統(tǒng)中藥材的重要原料，還廣泛應(yīng)用于保健食品、功能性飲料等領(lǐng)域，經(jīng)濟(jì)價(jià)值與生態(tài)保護(hù)價(jià)值極高。然而，長期以來，該科植物存在遺傳本底調(diào)查滯后、物種分類界定爭議較大、優(yōu)良種質(zhì)篩選缺乏科學(xué)依據(jù)等問題，直接制約了其分子育種技術(shù)突破與規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化發(fā)展進(jìn)程。為破解上述難題，研究團(tuán)隊(duì)依托廬山植物園豐富的植物資源庫，聯(lián)合多單位科研力量，精心選取了全球范圍內(nèi)41個(gè)代表性物種(涵蓋24個(gè)五味子屬物種、17個(gè)南五味子屬物種)作為研究材料。團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性結(jié)合OPLS-DA形態(tài)聚類模型(精準(zhǔn)量化形態(tài)差異)與ITS、matK核心基因序列系統(tǒng)發(fā)育分析(追溯遺傳進(jìn)化關(guān)系)，構(gòu)建了“形態(tài)-分子”多維研究體系，全面厘清了兩屬植物分類、分布及進(jìn)化中的核心科學(xué)問題。

圖1. 五味子屬(Schisandra)與南五味子屬(Kadsura)的全球海拔梯度分布格局

圖2. 基于潛在結(jié)構(gòu)的正交偏最小二乘判別分析(OPLS-DA)模型在南五味子屬與五味子屬多性狀聚類中的應(yīng)用。(A)基于20個(gè)形態(tài)性狀戈氏距離構(gòu)建的非加權(quán)組平均法(UPGMA)聚類樹狀圖，展示南五味子屬與五味子屬類群間的表型親緣關(guān)系;(B)基于形態(tài)性狀的正交偏最小二乘判別分析將41個(gè)物種清晰聚為3個(gè)類群，分別標(biāo)記為G1、G2和G3;(C)正交偏最小二乘判別分析置換檢驗(yàn)圖，其中R2和Q2分別代表模型的解釋度與預(yù)測(cè)能力，可用于判別模型優(yōu)劣;(D)投影重要性指標(biāo)(VIP)圖，用于綜合評(píng)價(jià)各變量的貢獻(xiàn)度，該圖按指標(biāo)值從大到小排序，數(shù)值較大的變量展示于圖左側(cè)。

圖3，五味子屬與南五味子屬不同類群形態(tài)性狀差異分析。(A)葉緣;(B)花梗伸長程度;(C)果實(shí)形狀;(D)葉質(zhì)地;(E)生活型;(F)雌雄同株特性;(G)花著生特性;(H)雌蕊形態(tài);(I)果實(shí)顏色。(樣本數(shù) N > 8;采用 Tukey 多重比較檢驗(yàn)，**** p < 0.0001 表示極顯著差異;*** p < 0.001 表示高度顯著差異;** p < 0.01 表示顯著差異;* p < 0.05 表示輕度顯著差異;ns 表示無顯著差異)。

研究結(jié)果明確顯示，兩屬核心分布區(qū)為23°–50°N的亞熱帶區(qū)域，五味子屬海拔適應(yīng)范圍達(dá)0–4500m(北五味子可延伸至63°N)，南五味子屬中國本土物種海拔多低于1500m，并據(jù)此提出了精準(zhǔn)遷地保護(hù)方案;形態(tài)性狀分析揭示南五味子屬多為常綠適配穩(wěn)定氣候、五味子屬兼具落葉與常綠類型利于幼苗越冬的生態(tài)適應(yīng)策略，且兩屬形態(tài)存在重疊，挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)分類認(rèn)知;OPLS-DA模型可通過花梗伸長、果實(shí)形狀等關(guān)鍵性狀實(shí)現(xiàn)兩屬有效區(qū)分，南五味子屬深色果實(shí)類群具備更高育種價(jià)值;系統(tǒng)發(fā)育分析證實(shí)兩屬起源于共同祖先，部分物種存在跨屬遺傳關(guān)聯(lián)，并結(jié)合核質(zhì)基因信號(hào)差異與形態(tài)重疊特征，提出了兩屬間可能存在歷史雜交或基因漸滲的科學(xué)假說。這一假說不僅為五味子科植物的進(jìn)化起源研究提供了全新視角，更明確了跨屬雜交育種的可行性，為培育兼具多物種優(yōu)良性狀的新品種指明了核心方向。

圖4. 基于ITS序列的Schisandra屬和Kadsura屬貝葉斯分子鐘分析。

基于上述論文的核心研究成果，團(tuán)隊(duì)快速推進(jìn)基礎(chǔ)研究與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的深度銜接，針對(duì)性設(shè)計(jì)五味子馴化與定向選育技術(shù)方案并成功申報(bào)發(fā)明專利，該專利已于2025年11月18日獲得授權(quán)(專利名稱：一種用于馴化和定向選育野生五味子的方法;專利號(hào)：ZL 2024 1 0936715.1)。論文明確的不同物種生長環(huán)境適配性、藤本生長特性及形態(tài)特征等結(jié)論，為專利技術(shù)的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)提供了核心科學(xué)依據(jù)：專利創(chuàng)新設(shè)計(jì)含防風(fēng)底座的雙層標(biāo)準(zhǔn)化栽培架，精準(zhǔn)匹配五味子藤本攀援生長需求;通過“結(jié)果母枝與營養(yǎng)枝遞進(jìn)式替換”的核心管理策略，搭建穩(wěn)定的定向選育體系;同時(shí)配套土壤pH值調(diào)控(5.5-7.0)、精準(zhǔn)施肥等措施，有效解決了傳統(tǒng)栽培中支架易倒伏、管理低效、產(chǎn)量品質(zhì)不穩(wěn)定等痛點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了從基礎(chǔ)理論研究到實(shí)用技術(shù)突破的無縫銜接。

圖5，一種用于馴化和定向選育野生五味子的方法

江西省、中國科學(xué)院廬山植物園道地藥材與中藥材GAP研究組組長謝釗啟博士為論文第一作者，傳統(tǒng)中藥研究組組長程春松博士及Muhammad Rafiq博士為共同通訊作者。我園郭敏博士、楊佳欣博士、范思慶助理研究員，南昌大學(xué)研究生肖夢(mèng)婷及我園陳開等科研人員參與了本項(xiàng)研究工作。本研究及后續(xù)專利研發(fā)工作得到江西省“雙千計(jì)劃”自然科學(xué)類領(lǐng)軍人才項(xiàng)目、江西省急需緊缺海外人才項(xiàng)目、江西省重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)、九江市基地人才計(jì)劃重點(diǎn)領(lǐng)域科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目、江西省自然科學(xué)基金及廬山植物專項(xiàng)等項(xiàng)目的支持。