在中国中部，神农架及其周边山区构成的“泛神农架区域”，是全球重要的中纬度生物多样性热点地区，也是中国特有种子植物的分布中心。这里不仅物种丰富，更蕴藏着超过3000种药用生物资源，其中许多以“神农架”命名，如神农香菊、神农架淫羊藿等，承载着深厚的传统医药文化。

然而，长期以来，这些药用资源的天然成分与治疗潜力缺乏系统性研究，制约了其保护与可持续利用。近日，一项发表于Chinese Medicine的研究，首次通过多组学技术，对泛神农架地区的药用植物进行了全面解析，并构建了首个区域规模的天然成分数据库——SHMC，为中药现代化研究打开了新的大门。

物种多样性与系统发育：揭示“区域性用药偏好”

研究团队整合了405种代表性药用物种，涵盖323种中药材，构建了涵盖“中国植物区系-中国药典-泛神农架草药”的系统发育树。

分析发现，菊科、毛茛科、蓼科、蔷薇科、兰科等是泛神农架地区最常用的植物科。进一步通过统计学富集分析发现，景天科、蓼科、兰科等在该地区的使用频率显著高于《中国药典》收录情况，反映出地域性用药习惯与生态适应性的显著特征。

系统发育结构分析更显示，泛神农架草药在“进化树末梢”表现出明显的过度分散，意味着当地使用的物种在较细的分类层级上更具多样性，可能与地区特有的生态环境和传统知识体系密切相关。

图：神农架地区药用植物的系统发育结构及其所代表的物种和科属

案例研究：环境驱动下的成分特异性

为进一步阐释“环境如何塑造药性”，研究团队选取了两个典型物种进行深入分析：

1. 神农香菊：挥发性萜类的“香气工厂”

作为菊科特有变种，神农香菊生长在海拔2000米以上地区，香气独特。通过广泛靶向挥发性代谢组学分析，研究人员发现其336种代谢物特异性高积累，其中萜类占主导（29.5%），尤其是倍半萜和单萜。

通过构建“TPS（萜类合酶）-萜类”共表达网络，并结合体外酶活验证，研究揭示了TPS基因的功能多样性是神农香菊独特香气形成的分子基础。这为理解“高海拔适应性驱动代谢多样性”提供了有力证据。

2. 弯梗石斛：多糖积累与胃肠保护

作为兰科珍稀药材，弯梗石斛在相同提取条件下，其粗多糖得率高于铁皮石斛与霍山石斛。体外抗氧化实验显示，其多糖在ABTS自由基清除能力方面表现优异。

更值得注意的是，前期研究已证实弯梗石斛多糖对酒精性急性胃黏膜损伤和DSS诱导的溃疡性结肠炎具有显著保护作用，能通过调节肠道菌群、增强黏膜屏障与免疫调节等多途径发挥疗效。

SHMC数据库：构建“数字本草”新平台

为系统整合这些珍贵资源，研究团队构建了“泛神农架草药多组学成分数据库”（SHMC），涵盖：

• 850,661条小RNA

• 28,225,123条小肽

• 70,145种次级代谢物

• 1,410种碳水化合物

此外，数据库还集成ADMET性质预测、靶点挖掘、AI对话系统等功能模块，用户可通过自然语言查询，如“某药材含哪些成分？”或“哪些药材含有某类成分？”，实现智能检索与专业级数据分析。

成分验证与治疗潜力挖掘

为验证数据库的准确性与实用性，研究团队选取黄连与少棘蜈蚣进行深入分析：

黄连中，研究人员构建了“成分-靶点-通路”网络，发现其生物碱（如氧小檗碱、药根碱等）主要作用于炎症、抗菌、抗病毒、抗肿瘤等通路，与黄连的传统功效高度吻合。

同时，首次对黄连中的miRNA进行靶基因预测与通路富集，发现其可能通过调控甘油酯代谢、胞葬作用等通路，参与抗动脉粥样硬化、抗炎等过程，拓展了对其“非化学成分”作用机制的认识。

少棘蜈蚣的小肽分析则显示，其肽段不仅来源于编码区，更广泛分布于非启动子-末端区域，长度与分子量更大，功能预测显示其富集于感染防御、免疫调节、癌症相关通路，并具有显著的抗菌与抗炎潜力。

图：探索黄连中次生代谢产物和miRNA的治疗潜力

展望：从“区域资源”到“全球药物”的桥梁

本研究不仅揭示了泛神农架草药在物种与成分层面的多样性，更提出了一个进化框架：“环境压力 → 基因重编程 → 代谢高积累 → 生态适应性优化”。这一机制为我们理解“药材道地性”提供了新的视角。

SHMC数据库的建立，是首次在区域尺度上整合多组学成分与治疗潜力信息的系统性尝试。未来，随着更多基因组、代谢组数据的补充，以及实验验证的深入，这一平台有望成为中药现代化、天然药物开发的重要基石。

结语

神农架，不只是一片神秘的自然保护区，更是一座亟待开发的“天然药库”。当多组学技术遇上传统中药，我们正逐步揭开其深藏的治疗密码，也为全球药物研发提供了来自东方的“区域智慧”。

原始出处

Song, J., Yuan, C., Wang, F. et al. Omics-based profiling and therapeutic potential of natural components in pan-Shennongjia medicinal herbs. Chin Med 20, 172 (2025). https://doi.org/10.1186/s13020-025-01208-9

本文相关学术信息由梅斯医学提供，基于自主研发的人工智能学术机器人完成翻译后邀请临床医师进行再次校对。如有内容上的不准确请留言给我们。

Tags： 从神农香菊到少棘蜈蚣！泛神农架多组学研究：环境压力催生出“药用黄金成分”，连接全球药物研发