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1、植物生态学报2011,35(1):110–118doi:10.3724/SP.J.1258.2011.00110ChineseJournalofPlantEcologyhttp://www.plant-ecology.com植物应答非生物胁迫的代谢组学研究进展1111,21,2*1,2*滕中秋付卉青贾少华孟薇薇戴荣继邓玉林12北京理工大学生命学院,北京100081;北京理工亘元医药技术开发中心有限公司,北京100081摘要代谢组学技术是研究植物代谢的理想平台,通过现代检测分析技术对胁迫环境下植物中代
2、谢产物进行定性和定量分析,可以监测其随时间变化的规律。而各种组学平台包括基因组学、转录组学及代谢组学的整合,更是一个强有力的工具箱,将所获得的不同组学的信息联系起来,有利于从整体研究生物系统对基因或环境变化的响应,如可判断代谢物的变化是从哪一个层面开始发生的,帮助人们揭开复杂的植物胁迫应答机制。该文对近期代谢组学技术及其与蛋白质组学、基因组学技术相结合探索植物应答非生物胁迫的研究进行了综述。代谢组学的应用,拓展了对植物耐受非生物胁迫分子机制的认识,开展更多这方面的研究,再通过植物代谢组学、转录组学、
3、蛋白质组学和基因组学整合,有助于从整体水平上把握植物胁迫应答机制。关键词非生物胁迫,环境胁迫,代谢产物,代谢组学,植物Reviewofcurrentprogressinthemetabolomicsforplantresponsetoabioticstress1111,21,2*1,2*TENGZhong-Qiu,FUHui-Qing,JIAShao-Hua,MENGWei-Wei,DAIRong-Ji,andDENGYu-Lin12SchoolofLifeScience,BeijingInstit
4、uteofTechnology,Beijing100081,China;andBeijingBIT&GYPharmaceuticalR&DCo.Ltd.,Beijing100081,ChinaAbstractMetabolomicsisanimportantplatformforstudyingstressinplants.Wecanqualifyandquantifythemetabolitesofplantswithenvironmentstressusingmodernanalyticalte
5、chniques.Themetabolomicsdatacanbefurtherstudiedbycorrelatingwithtranscriptomicsandgenomicsdata.Thecombinationof‘omics’platformsisanessentialtoolforsystemsanalysesofplantstodeterminethemechanicsofplantresponsetoenvironmentstress.Wereviewrecentstudiesofp
6、lantresponsetoabioticstressusingmetabolomicsmethodandcombinationofdif-ferent‘omics’platforms.Keywordsabioticstress,environmentalstress,metabolites,metabolomics,plant伴随着现代工业文明的空前发展,人类赖以生育不利的环境条件统称为逆境或胁迫。植物在长期存的环境受到的挑战日益明显,如可耕地减少、土进化中,逐渐形成了一系列生理、代谢以及防御系质
7、恶化、淡水资源短缺、全球变暖、自然灾害频发统以维持其生命和持续生长。植物对非生物胁迫的等。因此,如何保障世界持续增长的人口的生活,耐受性和敏感性是一个非常复杂的生命过程(侯夫是世界各国关注的热点之一(谢宗铭等,2008)。植物云等,2006;谢宗铭等,2008)。特别是农作物是人类赖以生存的重要的生物能量植物的应激过程包括几个阶段,首先环境的变来源,高盐、低温、干旱、重金属污染等非生物胁化被植物体感知,由此激活植物体的应激信号转导迫对植物特别是农作物的生长、发育和结实造成严系统。接下来,信号转导系统
8、激发一系列化合物的重的不良影响,是全球农业减产的重要因素(Boyer,合成,这些物质可以帮助植物体修复或使植物达到1982)。据估计,世界主要农作物每年产量损失的新的代谢平衡。从代谢组学的观点来讲,至少有350%与非生物胁迫有关,而与病虫害等生物胁迫相种类型的化合物对这个过程是十分重要的:(1)与植关的作物产量损失还不到20%(Valliyodan&物适应环境有关的因子,如抗氧化因子;(2)细胞中Nguyen,2006)。植物种子一旦落地生根,就不可避由于生物或非生物
