不同生态型“代谢物”决定作物品质

        “代谢物”决定了蔬菜水果的营养、色泽、口感、抗病性，同样是西红柿，有的皮厚耐贮藏，有的皮薄易烂；有的偏酸富含维生素C，有的偏甜口感好。到底是哪些“代谢物”引起了这些差异？谁是真正的控制因子？如何才能获得理想的品质？中外科学家的一项最新研究，首次揭开了植物代谢的奥秘。

        本月出版的英国《自然—遗传学》杂志发表了由中国农业科学院留荷学者、荷兰格罗宁根大学生物信息中心博士傅静远、荷兰瓦赫宁根大学的J.J.B.Keurentjes和C.H.R.deVos博士共同完成的一项研究成果，研究人员创造性地将遗传基因组学的新理论运用到代谢组学上。他们揭示出75%的代谢产物差异性是遗传因素引起的，而不同生态型间的“代谢物”组成的巨大差别，表明了代谢物对提高植物对环境的适应性有着重要作用，也决定了作物的营养、抗性和其他重要品质。

        代谢组学是继基因组学和蛋白质组学之后的又一分支，也是后基因组时代的热门学科。它是通过对生物体内代谢物的分布、组成和时空动态变化进行分析测定，把握生物代谢的调控规律，为优化生物代谢功能提供支持。科学家们观察到自然界中代谢物的差异是普遍存在的，但到底有多少是由遗传因素决定的仍知之甚少。

        研究人员选用了被称作植物界“小白鼠”的拟南芥做模型。研究人员在对拟南芥14种生态型和160个“Ler”和“Cvi”生态型杂交形成的杂交重合体进行非特异性代谢产物分析后，共分离出2500种代谢化合物。其中，只有13.4%的代谢物存在于所有14种生态型中，而706种代谢物是各生态型特有的，有853种代谢物只在杂交重合体中发生。用这种方法，研究人员全面掌握了代谢调控的主要基因位点，通过这些位点的筛选、变异，可大大提高育种效率。对全面、整体研究代谢途径提供了可能，并有助于发现新的代谢物和代谢途径。研究证实，在单一植物不同生态型中存在着显著的代谢差异，而杂交过程可以导致代谢物组成和数量上的变化。这一发现，对传统育种的代谢工程改造和生物技术的发展有着重大意义。

        傅静远说，对拟南芥的研究可推广到粮食以及花卉、蔬菜等作物。研究发现，类黄素代谢的新基因只存在于生态型“Ler”中。此前，对代谢途径一直是作“窗口式”的研究，如今，用遗传学、生物信息学的方法，如同打开了一扇门，可有助于寻找出水稻、小麦、玉米等粮食作物及各种蔬菜、花卉的同位基因，从而提高了育种效率、加快了农业生物技术的进程。该研究还将对具有特异性的“未来农业”产生了重要影响。比如，未来生产的水稻不再是单纯意义上的，人们可以选择最适合自己“代谢特质”的不同营养物质组成的大米。

        《自然—遗传学》评审称：“这项研究有着重要意义，是对代谢组学的重大推进。其研究结果表现的代谢调控是特异性、构成性、发展性和生理性的。” (责任编辑：泉水)

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