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，系統闡述了復雜環境因子對植物重要次級代謝產物合成與調控機制，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控網絡新模型，為作物育種與環境適宜性評價提供了新思路。相關研究成果發表在《分子植物（Molecular Plant）》上。
據楊曉博士介紹，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信號級聯反應，激活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絡模型與評價方法。
該研究采用多組學技術、田間實驗和環境模擬發生器等綜合手段，構建了“環境因子-信號途徑-代謝物”的全局調控網絡模型，模擬并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。通過田間試驗獲取作物的綜合環境數據和多組學數據，并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（太空農業等）的氣候動態對植物生長發育和代謝調控的影響、助力作物高效育種提供了有力支撐。
