芳香植物资源收集与芳香花园营建

习总书记提出科技工作者的研究工作要面向人民生命健康。国务院印发的《2030“健康中国”规划纲要》中指出，健康是促进人全面发展的必然要求。以提高人民健康水平为核心，推动大健康产业全面发展。园艺与健康是园艺学科发展的一个重要要方向。

芳香植物由于其具有独特的芳香物质，具备重要的康养保健功效。芳香疗法是指运用芳香植物蒸馏出来的精油，以获得身、心、灵整合性的疗效，是一种自然疗法。芳香疗法历史悠久，具有提振精神、消炎杀菌、舒缓镇静、宁神静气等功效。我国传统中医长期运用芳香药物起到“芳香辟浊、化湿醒脾”的作用。

课题组长期从事芳香植物种质资源收集与花园营建，目前已有室内芳香沉浸式体验花园一座和在建室外芳香花园一座，收集和展示芸香科、唇形科、木犀科等400多个乔木、灌木、草本和藤本芳香植物品种。芳香花园为芳香教育提供沉浸式体验场所和展示平台。

芳香植物良种选育与衍生产品研发

我国是拥有芳香植物最多的国家，栽培历史悠久，种质资源丰富。课题组长期与企业合作收集并选育桂花、兰花、睡莲、紫藤、鸢尾等芳香植物优良品种。目前已建有华中地区最大的桂花品种资源圃等基地。

2016年以后，以提供高保健价值和情绪价值的芳香产业已成为潜力巨大的朝阳行业，在2021的“双十一”当天，仅含“香熏”的产品成交额就达3亿元。根据Euromonitor预测，2021-2025年年复合增长率约为21.78%，预测2026年中国香氛市场规模有望突破50亿美元。国内800多家香料企业中，近九成的是中小企业，我国的芳香产业亟待整合自身优势，向中高端市场拓展。在产业转型升级过程中，产品的安全性、功效性、产地认证与检测证明是消费者最为关注的三大要素。课题组依托园艺植物生物学教育部重点实验室的代谢组学平台、感官评价平台等，建立了完善的香气物质检测体系和香气感官评价体系，为企业研发和优化芳香产品提供技术支持。同时，在大量收集芳香植物资源的基础上，与企业合作研发中国传统芳香植物的纯天然衍生产品，包括现代芳疗产品如精油和纯露（桂花、白兰、茉莉、栀子、睡莲、沉香等）、传统芳香产品如线香、香丸、香片等。

桂花花香分子形成机制和生物合成研究

桂花是中国传统十大名花之一，也是著名的芳香植物。湖北咸宁是中国五大桂花主产区之一。香味馥郁是其最独特的观赏特征，香气物质是其最重要的应用价值。前期研究表明，萜类化合物是桂花中含量最为丰富、香气活性值最高的特征香气物质，是决定香味浓郁度和香型的关键因素。同时，其具有提振精神、消炎杀菌等功效。但是桂花存在花期短、品种繁多等特点，采用植物提取的方法难以实现简便高效的标准化生产和周年化供应。采样生物合成的方法，将桂花的产香基因导入酿酒酵母系统进行超量表达，进行标准化和工业化生产是解决产业瓶颈的必由之路。课题组利用完善的萜类化合物检测体系、基因组分析技术、酿酒酵母萜类转化平台、大肠杆菌类胡萝卜素转化平台、植物体内遗传转化平台（烟草叶片瞬时表达、花瓣瞬时表达、胚性愈伤组织稳定转化）等技术筛选了大量桂花香气合成基因，并在酿酒酵母平台中生产了萜类化合物，为后期的工业化生产奠定了理论基础。本研究获得了刘天罡教授团队的大力支持并获得了国家自然科学基金面上项目、邓子新院士工作站课题、园艺植物生物学教育部重点实验室创新基金等的资助。