我國科學家構建植物代謝調控網路新模型

近日，中國農業科學院都市農業研究所植物光生物學團隊與四川大學合作，系統闡述了複雜環境因子對植物重要次級代謝產物合成與調控機制，並提出了一種基於多組學、田間試驗以及植物工廠技術的植物代謝調控網路新模型，為作物育種與環境適宜性評價提供了新思路。

據介紹，次級代謝產物合成與分解是植物適應環境變化最重要的機制之一，也是植物可食部分色澤、風味和營養的重要體現，可利用環境因子靶向調控代謝流定向提升作物品質。已有研究表明，植物外界環境因子（光、溫、水、氣、肥等）的變化會引起一系列的訊號級聯反應，啟用或抑制下游基因的表達，從而調控代謝物的改變。但與形態建成相比，環境因子對植物代謝變化的影響及其耦合機制尚不清晰，亟待構建新的代謝調控網路模型與評價方法。

該研究採用多組學技術、田間實驗和環境模擬發生器等綜合手段，構建了“環境因子-訊號途徑-代謝物”的全域性調控網路模型，模擬並解析環境要素對基因表達、蛋白質水平和代謝物含量的影響機制。透過田間試驗獲取作物的綜合環境資料和多組學資料，並在植物工廠環境下進行轉錄組學、蛋白質組學和代謝組學的響應分析，進而剖析環境因素與代謝動力學之間的調控機制，為培育高產高營養作物提供理論參考。該模型的構建為研究環境變化與代謝動力學之間的內在關係提供了有效手段，為有效預測未來氣候變化、短期極端天氣條件和稀有地點（太空農業等）的氣候動態對植物生長髮育和代謝調控的影響、助力作物高效育種提供了有力支撐。

該研究得到中國農科院科技創新工程等專案資助。相關研究成果發表在《分子植物（Molecular Plant）》上。

本報訊（記者 王菡娟）

《 人民政協報 》 （ 2022年01月27日 第 07 版）