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我科研人员系统介绍植物次生代谢物与微生物组研究进展

作者:程毅

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日期:2021-03-15

  近日,中国农业科学院麻类研究所南方经济作物有害生物防控团队在《植物科学前沿(Frontiers in plant science)》在线刊发综述文章,系统介绍近年来植物次生代谢物与微生物组互作研究进展。中国科学院版纳植物园庞志强博士为论文第一作者,本所徐建平教授与程毅副研究员为本文共同通讯作者。

  据程毅副研究员介绍,微生物组是指一个特定环境或生态系统中全部微生物及其遗传信息,包括其细胞群体和数量、全部遗传物质(基因组)。它包括了微生物与其环境和宿主的相互作用,涵盖微生物群及其全部遗传与生理功能。近年来,科学家们越来越认识到微生物组研究的重要性,认为其孕育着解决人类面临的包括健康、环境等诸多问题的新路径,肠道微生物更被称为“人类第二基因组”。美国、加拿大、日本、法国等均已部署了微生物组研究的国家计划。作为研究分支,植物微生物组主要包括根际、叶际、内生等共生微生物以及病原微生物。与人体和动物微生物组类似,植物微生物组编码比宿主植物更多的基因,并通过微生物之间、微生物与宿主植物之间的竞争与协作关系影响植物的生长、发育、健康等。深入研究植物微生物组的菌群结构和功能及其与宿主之间在不同地区、土壤环境中的相互作用对于挖掘微生物组的潜力,持续提高作物产量与品质意义重大。

  

  植物次生代谢(PSM)是指对植物生长、繁殖非必须的代谢途径,其相关产物--植物次生代谢产物(PSMs)包含酚类、萜类、类固醇、生物碱和黄酮类等几个结构多样的大分子家族。植物次生代谢产物参与许多植物的重要生理活动,在植物生长发育、先天免疫、趋避病虫、防御反应和对环境胁迫的反应等生理活动中发挥多种功能。近年来,随着微生物组学研究的深入,植物次生代谢产物还被发现作为植物和微生物共生的信号修饰与宿主相关的微生物组等。另外,许多研究表明植物微生物(组)亦可直接或间接地通过调节植物次生代谢参与上述生理过程。该研究聚焦植物次生代谢产物与微生物组互作,以香豆素等重要植物次生代谢物为例,系统回顾了近年来该领域的最新进展,并对目前主要的微生物组学和代谢组学关联分析技术与工具方法进行了梳理,对植物次生代谢产物与微生物组互作研究在作物遗传育种、非生物胁迫、入侵植物等领域的发展及应用进行了讨论和展望。

  该项研究得到中国农科院科技创新工程等项目资助。

  文章链接:https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2021.621276/full

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