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我科研人員系統介紹植物次生代謝物與微生物組研究進展

作者:程毅

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日期:2021-03-15

  近日,中國農業科學院麻類研究所南方經濟作物有害生物防控團隊在《植物科學前沿(Frontiers in plant science)》在線刊發綜述文章,系統介紹近年來植物次生代謝物與微生物組互作研究進展。中國科學院版納植物園龐志強博士為論文第一作者,本所徐建平教授與程毅副研究員為本文共同通訊作者。

  據程毅副研究員介紹,微生物組是指一個特定環境或生態系統中全部微生物及其遺傳信息,包括其細胞群體和數量、全部遺傳物質(基因組)。它包括了微生物與其環境和宿主的相互作用,涵蓋微生物群及其全部遺傳與生理功能。近年來,科學家們越來越認識到微生物組研究的重要性,認為其孕育著解決人類面臨的包括健康、環境等諸多問題的新路徑,腸道微生物更被稱為“人類第二基因組”。美國、加拿大、日本、法國等均已部署了微生物組研究的國家計劃。作為研究分支,植物微生物組主要包括根際、葉際、內生等共生微生物以及病原微生物。與人體和動物微生物組類似,植物微生物組編碼比宿主植物更多的基因,并通過微生物之間、微生物與宿主植物之間的競爭與協作關系影響植物的生長、發育、健康等。深入研究植物微生物組的菌群結構和功能及其與宿主之間在不同地區、土壤環境中的相互作用對于挖掘微生物組的潛力,持續提高作物產量與品質意義重大。

  

  植物次生代謝(PSM)是指對植物生長、繁殖非必須的代謝途徑,其相關產物--植物次生代謝產物(PSMs)包含酚類、萜類、類固醇、生物堿和黃酮類等幾個結構多樣的大分子家族。植物次生代謝產物參與許多植物的重要生理活動,在植物生長發育、先天免疫、趨避病蟲、防御反應和對環境脅迫的反應等生理活動中發揮多種功能。近年來,隨著微生物組學研究的深入,植物次生代謝產物還被發現作為植物和微生物共生的信號修飾與宿主相關的微生物組等。另外,許多研究表明植物微生物(組)亦可直接或間接地通過調節植物次生代謝參與上述生理過程。該研究聚焦植物次生代謝產物與微生物組互作,以香豆素等重要植物次生代謝物為例,系統回顧了近年來該領域的最新進展,并對目前主要的微生物組學和代謝組學關聯分析技術與工具方法進行了梳理,對植物次生代謝產物與微生物組互作研究在作物遺傳育種、非生物脅迫、入侵植物等領域的發展及應用進行了討論和展望。

  該項研究得到中國農科院科技創新工程等項目資助。

  文章鏈接:https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2021.621276/full

所屬類別: 科研動態

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