中外学者首次揭示植物代谢奥秘 研究成果发表

    中国园林网8月11日消息：人生存所需的能量、营养是通过“代谢”获取的；一旦某种“代谢途径”出了问题，健康就会受到影响。同样，由“代谢产物”决定的蔬菜、水果的营养、色泽、口感、抗病性等不同品质也是这样。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”引起的这些差异？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，首次在世界上揭开了植物代谢的奥秘。

    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傅静远博士和荷兰瓦赫宁根大学的J.J.B.Keurentjes和C.H.R.deVos博士联手，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%的代谢产物的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。

    这一最新研究成果发表在本月英国出版的最新一期世界顶尖科学杂志《自然遗传学》上。

    研究人员选用了被称作植物界的“小白鼠”拟南芥作模型。傅静远博士说，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生态型“Ler”中。

    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，进行了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。

    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的改造和生物技术的发展有着重大意义。

    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。

    傅静远博士说，此前，一直是对代谢途径作“窗口式”的研究，如今，用遗传学、生物信息学的方法，却打开了“一扇门”。由此，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以及加快了农业生物技术的进程。

    《自然遗传学》评审称：“这项研究有着重大意义，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。”

    该研究还对具有特异性的“未来农业”产生重要影响。比如，以后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”的不同营养组成的大米。

    名词解释

    代谢组学这门学科，是继基因组学和蛋白质组学之后的又一分支；也是后基因时代的热门学科。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，到底有多少是由遗传决定，仍知之甚少。目前，代谢组学研究还停留在对各个代谢途径分离研究的阶段，往往集中于某一特定代谢物。而“点”的研究往往无法达到对“面”的理解。中外学者的研究，首次实现了由以往对代谢途径作“窗口式”研究，到今天用遗传学、生物信息学方法，打开“一扇门”的转变。