所（园）在植物次级代谢响应全球气候变化的模式及潜在机制方面发表高水平综述论文
近日，所（園）在植物次級代謝響應全球氣候變化的模式及潛在生態與分子機制方面取得新進展，相關成果以題為Plant secondary metabolism in a fluctuating world: climate change perspectives發表在Cell旗下植物科學領域頂級期刊Trends in Plant Science（IF=20.5）上。
日益加劇的全球氣候變化（二氧化碳升高（eCO2）、臭氧升高（eO3）、增溫（eT）、氮沉降（eN）和干旱等）對生態多樣性、糧食安全和人類健康等多個方面產生不可預測的影響。植物次級代謝物質由于卓越的抗氧化、抗菌、吸引傳粉者和招募微生物等功能在植物-環境互作中發揮關鍵作用，但是目前關于植物次級代謝響應氣候變化的模式和潛在調節機制的理解仍十分有限。
本文首先總結了植物次級代謝對主要氣候變化因子（GCF）的復雜響應方式，發現了一些通用的以及一些特異性的復雜響應模式。比如，eCO2、eO3和干旱脅迫通常會刺激酚類化合物和儲存態萜類化合物的產生。與此相反，eT可能會特異性抑制類黃酮的合成，而eN則對酚類和萜類化合物具有普遍抑制作用。其次，揮發性萜類物質的響應模式由于受到合成和排放系統的共同調控而更為復雜。研究還總結了兩種不同GCF組合影響植物次級代謝的四種模式：協同效應、協同抑制效應、中和效應以及由一種因子決定的主導效應。之后，本文分別從生理生態和分子層面總結了植物次級代謝響應氣候變化的潛在機制。在生理生態層面，植物在脅迫條件下傾向于將新陳代謝轉向高度還原的次級代謝過程以減少氧化傷害，這種響應可歸因于增長-分化權衡或資源/能量重排，并與植物的生態進化過程有關。從分子層面，內源激素和轉錄調控事件是GCF調節植物次級代謝的關鍵組成部分，并且不同GCF和代謝途徑的相互作用受到不同激素-轉錄因子模塊的調節。同時，轉錄后調控過程以及由NO和ROS介導的信號轉導事件會與激素-轉錄因子模塊協同調節植物次級代謝和環境適應性。最后，文章指出，應利用現有知識，通過植物種群重新配置、植物物種選擇、應用非生物誘導劑以及開發具有較高代謝適應性的新品種等方式，緩解氣候變化對生態和農業的不利影響。 
全球氣候變化的嚴峻性以及植物次級代謝物質的多重功能
氣候變化因子調控植物次級代謝的分子機制示意圖
鳶尾甜菊組孫玉明副研究員為論文第一作者，孫玉明副研究員與德國馬克斯·普朗克分子植物生理研究所Alisdair Fernie教授為論文共同通訊作者。研究得到國家自然科學基金青年基金等項目的資助。
論文鏈接：https://www.cell.com/trends/plant-science/fulltext/S1360-1385(23)00367-9
