中國農業科學院留荷學者、荷蘭格羅寧根大學生物信息中心傅靜遠博士和荷蘭瓦赫寧根大學的J.J.B.Keurentjes和C.H.R.deVos博士聯手，創造性地將遺傳基因組學的新理論，運用到代謝組學上。他們揭示出75%的代謝產物的差異性是遺傳因素引起的，而不同生態型間的“代謝物”組成的巨大差別，表明了代謝物對提高植物對環境適應性有著重要作用，也決定了作物的營養、抗性和其他重要品質。
這一最新研究成果發表在本月英國出版的最新一期世界頂尖科學雜志《自然遺傳學》上。
研究人員選用了被稱作植物界的“小白鼠”擬南芥作模型。傅靜遠博士說，對擬南芥的研究，可推廣到糧食以及花卉、蔬菜等作物。研究發現，類黃素代謝的新基因只存在生態型“Ler”中。
研究人員在對擬南芥14種生態型和160個“Ler”和“Cvi”生態型雜交形成的雜交重合體，進行了非特異性代謝產物分析后，共分離出2500種代謝化合物。其中，只有13.4%的代謝物存在所有14種生態型中，而706種代謝物是各生態型特有的，有853種代謝物只在雜交重合體中發生。
研究證實，在單一植物不同生態型中存在著顯著的代謝差異，而雜交過程可以導致代謝物組成和數量上的變化。這一發現，對傳統育種的代謝工程的改造和生物技術的發展有著重大意義。
用這種方法，研究人員全面掌握了代謝調控的主要基因位點，通過這些位點的篩選、變異，可大大提高育種效率。對全面、整體研究代謝途徑提供了可能，并有助于發現新的代謝物和代謝途徑。
傅靜遠博士說，此前，一直是對代謝途徑作“窗口式”的研究，如今，用遺傳學、生物信息學的方法，卻打開了“一扇門”。由此，尋找出水稻、小麥、玉米等糧食作物及各種蔬菜、花卉的同位基因，從而提高了育種效率以及加快了農業生物技術的進程。
《自然遺傳學》評審稱：“這項研究有著重大意義，是對代謝組學的重大推進。其研究結果表現的代謝調控是特異性、構成性、發展性和生理性的。”
該研究還對具有特異性的“未來農業”產生重要影響。比如，以后生產的水稻不再是單純意義上的，人們可以選擇最適合自己“代謝特質”的不同營養組成的大米。
名詞解釋
代謝組學這門學科，是繼基因組學和蛋白質組學之后的又一分支；也是后基因時代的熱門學科。它是通過對生物體內代謝物的分布、組成和時空動態變化進行分析測定，把握生物代謝的調控規律，為優化生物代謝功能提供支持。
科學家們觀察到自然界中代謝物的差異是普遍存在的，到底有多少是由遺傳決定，仍知之甚少。目前，代謝組學研究還停留在對各個代謝途徑分離研究的階段，往往集中于某一特定代謝物。而“點”的研究往往無法達到對“面”的理解。中外學者的研究，首次實現了由以往對代謝途徑作“窗口式”研究，到今天用遺傳學、生物信息學方法，打開“一扇門”的轉變。
來源：科技日報
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