科技日報記者 馬愛平 通訊員 呂劍嘯
近日，中國農(nóng)業(yè)科學院都市農(nóng)業(yè)研究所植物光生物學團隊與四川大學合作，系統(tǒng)闡述了復雜環(huán)境因子對植物重要次級代謝產(chǎn)物合成與調(diào)控機制，并提出了一種基于多組學、田間試驗以及植物工廠技術的植物代謝調(diào)控網(wǎng)絡新模型，為作物育種與環(huán)境適宜性評價提供了新思路。相關研究成果發(fā)表在《分子植物》（Molecular Plant）上。
作物育種與環(huán)境評價的代謝調(diào)控網(wǎng)絡模型 中國農(nóng)業(yè)科學院都市農(nóng)業(yè)研究所供圖
據(jù)中國農(nóng)業(yè)科學院都市農(nóng)業(yè)研究所博士楊曉介紹，已有研究表明，植物外界環(huán)境因子（光、溫、水、氣、肥等）的變化會引起一系列的信號級聯(lián)反應，激活或抑制下游基因的表達，從而調(diào)控代謝物。但與形態(tài)建成相比，環(huán)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(gòu)建新的代謝調(diào)控網(wǎng)絡模型與評價方法。
該研究采用多組學技術、田間實驗和環(huán)境模擬發(fā)生器等綜合手段，構(gòu)建了“環(huán)境因子-信號途徑-代謝物”的全局調(diào)控網(wǎng)絡模型，模擬并解析環(huán)境要素對基因表達、蛋白質(zhì)水平和代謝物含量的影響機制。該研究通過田間試驗獲取作物的綜合環(huán)境數(shù)據(jù)和多組學數(shù)據(jù)，并在植物工廠環(huán)境下進行轉(zhuǎn)錄組學、蛋白質(zhì)組學和代謝組學的響應分析，進而剖析環(huán)境因素與代謝動力學之間的調(diào)控機制，為培育高產(chǎn)高營養(yǎng)作物提供理論參考。該模型的構(gòu)建為研究環(huán)境變化與代謝動力學之間的內(nèi)在關系提供了有效手段，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(nóng)業(yè)等）的氣候動態(tài)對植物生長發(fā)育和代謝調(diào)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(nóng)科院科技創(chuàng)新工程等項目資助。
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