2026年1月21日，江西省、中国科学院庐山植物园程春松、谢钊启团队在国际学术期刊《BMC Plant Biology》(中科院二区TOP，5-yr IF: 5.4)上发表了题为“Morphological and phylogenetic analysis of Schisandra and Kadsura: distribution, trait variation, and hybridization potential”的研究论文。该研究系统解析了两属植物的地理分布规律、形态特征分化机制及种间杂交潜力，厘清了其进化亲缘关系，并创新性提出跨属历史杂交假说，为五味子科植物的种质资源精准鉴定、优质品种分子育种及野生资源保护利用提供了关键的理论支撑与技术参考。

　　五味子科植物以北五味子(Schisandra chinensis)、黑老虎(Kadsura coccinea)等为代表，是我国兼具药用与食用潜力的特色小浆果种质资源，其果实、根茎中富含木脂素、多糖、黄酮等多种生物活性成分，不仅是传统中药材的重要原料，还广泛应用于保健食品、功能性饮料等领域，经济价值与生态保护价值极高。然而，长期以来，该科植物存在遗传本底调查滞后、物种分类界定争议较大、优良种质筛选缺乏科学依据等问题，直接制约了其分子育种技术突破与规模化产业化发展进程。为破解上述难题，研究团队依托庐山植物园丰富的植物资源库，联合多单位科研力量，精心选取了全球范围内41个代表性物种(涵盖24个五味子属物种、17个南五味子属物种)作为研究材料。团队创新性结合OPLS-DA形态聚类模型(精准量化形态差异)与ITS、matK核心基因序列系统发育分析(追溯遗传进化关系)，构建了“形态-分子”多维研究体系，全面厘清了两属植物分类、分布及进化中的核心科学问题。

　　图1. 五味子属(Schisandra)与南五味子属(Kadsura)的全球海拔梯度分布格局

　　图2. 基于潜在结构的正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)模型在南五味子属与五味子属多性状聚类中的应用。(A)基于20个形态性状戈氏距离构建的非加权组平均法(UPGMA)聚类树状图，展示南五味子属与五味子属类群间的表型亲缘关系;(B)基于形态性状的正交偏最小二乘判别分析将41个物种清晰聚为3个类群，分别标记为G1、G2和G3;(C)正交偏最小二乘判别分析置换检验图，其中R²和Q²分别代表模型的解释度与预测能力，可用于判别模型优劣;(D)投影重要性指标(VIP)图，用于综合评价各变量的贡献度，该图按指标值从大到小排序，数值较大的变量展示于图左侧。

　　图3，五味子属与南五味子属不同类群形态性状差异分析。(A)叶缘;(B)花梗伸长程度;(C)果实形状;(D)叶质地;(E)生活型;(F)雌雄同株特性;(G)花着生特性;(H)雌蕊形态;(I)果实颜色。(样本数 N > 8;采用 Tukey 多重比较检验，**** p < 0.0001 表示极显著差异;*** p < 0.001 表示高度显著差异;** p < 0.01 表示显著差异;* p < 0.05 表示轻度显著差异;ns 表示无显著差异)。

　　研究结果明确显示，两属核心分布区为23°–50°N的亚热带区域，五味子属海拔适应范围达0–4500m(北五味子可延伸至63°N)，南五味子属中国本土物种海拔多低于1500m，并据此提出了精准迁地保护方案;形态性状分析揭示南五味子属多为常绿适配稳定气候、五味子属兼具落叶与常绿类型利于幼苗越冬的生态适应策略，且两属形态存在重叠，挑战了传统分类认知;OPLS-DA模型可通过花梗伸长、果实形状等关键性状实现两属有效区分，南五味子属深色果实类群具备更高育种价值;系统发育分析证实两属起源于共同祖先，部分物种存在跨属遗传关联，并结合核质基因信号差异与形态重叠特征，提出了两属间可能存在历史杂交或基因渐渗的科学假说。这一假说不仅为五味子科植物的进化起源研究提供了全新视角，更明确了跨属杂交育种的可行性，为培育兼具多物种优良性状的新品种指明了核心方向。

　　图4. 基于ITS序列的Schisandra属和Kadsura属贝叶斯分子钟分析。

　　基于上述论文的核心研究成果，团队快速推进基础研究与产业应用的深度衔接，针对性设计五味子驯化与定向选育技术方案并成功申报发明专利，该专利已于2025年11月18日获得授权(专利名称：一种用于驯化和定向选育野生五味子的方法;专利号：ZL 2024 1 0936715.1)。论文明确的不同物种生长环境适配性、藤本生长特性及形态特征等结论，为专利技术的精准设计提供了核心科学依据：专利创新设计含防风底座的双层标准化栽培架，精准匹配五味子藤本攀援生长需求;通过“结果母枝与营养枝递进式替换”的核心管理策略，搭建稳定的定向选育体系;同时配套土壤pH值调控(5.5-7.0)、精准施肥等措施，有效解决了传统栽培中支架易倒伏、管理低效、产量品质不稳定等痛点，实现了从基础理论研究到实用技术突破的无缝衔接。

　　图5，一种用于驯化和定向选育野生五味子的方法

　　江西省、中国科学院庐山植物园道地药材与中药材GAP研究组组长谢钊启博士为论文第一作者，传统中药研究组组长程春松博士及Muhammad Rafiq博士为共同通讯作者。我园郭敏博士、杨佳欣博士、范思庆助理研究员，南昌大学研究生肖梦婷及我园陈开等科研人员参与了本项研究工作。本研究及后续专利研发工作得到江西省“双千计划”自然科学类领军人才项目、江西省急需紧缺海外人才项目、江西省重点研发专项、九江市基地人才计划重点领域科技创新团队项目、江西省自然科学基金及庐山植物专项等项目的支持。

　　原文链接：https://doi.org/10.1186/s12870-026-08101-z