中国科学家构建植物代谢控制网络新模型

近日，中国农业科学院都市农业研究所植物光生物学团队与四川大学合作，系统阐述了复杂环境因子对植物重要次生代谢产物的合成和调控机制，提出了基于多组学、田间试验和植物工厂技术的植物代谢调控网络新模型，为作物育种和环境适宜性评价提供了新思路。

据介绍，次生代谢产物的合成和分解是植物适应环境变化最重要的机制之一，也是植物可食部分颜色、风味和营养的重要体现。环境因素可以用来控制代谢流，以提高作物质量。研究表明，植物外部环境因素(光照、温度、水分、气体、肥料等)的变化。)会引起一系列信号级联反应，激活或抑制下游基因的表达，进而调控代谢产物的变化。然而，与形态发生相比，环境因素对植物代谢的影响及其耦合机制仍不清楚，迫切需要构建新的代谢调控网络模型和评价方法。

本研究利用多组学技术、田间实验和环境模拟生成器，建立了“环境因子-信号通路-代谢物”的全局调控网络模型，模拟分析了环境因子对基因表达、蛋白质水平和代谢物含量的影响机制。通过田间试验获得作物的综合环境数据和多组学数据，在植物工厂环境下进行转录组学、蛋白质组学和代谢组学的响应分析，分析环境因子与代谢动力学之间的调控机制，为培育高产高营养作物提供理论参考。该模型的建立为研究环境变化与代谢动力学之间的内在联系提供了有效手段，为有效预测未来气候变化的影响、短期极端天气条件以及罕见场所(航天农业等)的气候动力学提供了有力支撑。)对植物生长、发育和代谢的调节，以及帮助高效作物育种。

该研究得到了中国农业科学院科技创新项目的资助。相关研究成果发表于《分子植物（Molecular Plant）》。