天然药物生物合成研究室于1980年在药用植物组织培养研究组（组长朱蔚华）和药用真菌研究组(组长杨云鹏)的基础上组建，由两位组长共同负责该室的研究工作，制定了“应用细胞工程、发酵工程、基因工程和酶工程等现代生物技术，研究天然药物及其有用物质的生物合成、生物转化及发酵生产”的研究方向。

目前的研究目标为：应用现代生物技术开展天然药物活性物质研究，解决制约天然药物生产的瓶颈因素和拓展天然药物的来源。主要研究方向为：（1）天然药物生物合成及合成生物学研究；（2）应用现代生物技术开展天然药物活性物质发现与创新药物研究。

现有职工20人，其中博导6人，硕导4人。在紫杉醇、人参皂苷等生物合成及合成生物学，新颖糖基水解酶、糖基转移酶、异戊烯基转移酶和萜类合酶等的发现及其催化机理研究与应用，生物合成基因挖掘与途径解析等方面取得了系列代表性创新成果；申请并获得了多项专利；在Nature Chemistry、Nature Chemical Biology、Nature Communications、Angewandte Chemie International Edition、ACS Catalysis、Green Chemistry、Acta Pharmaceutica Sinica B、Metabolic Engineering等国际顶级杂志上发表学术论文多篇，处于国内领先水平。基于冬虫夏草分离菌株研制的中药一类新药金水宝胶囊目前年销售额已达60余亿元。