所（园）在植物次级代谢响应全球气候变化的规律和机制研究中取得新进展
近日，鸢尾甜菊组在植物次级代谢响应全球气候变化的规律和机制研究中取得新进展。相关研究成果以题为“Plant secondary metabolic responses to global climate change: A meta-analysis in medicinal and aromatic plants”发表在国际权威杂志Global Change Biology（中科院一区，IF=13.21）上。鸢尾甜菊组孙玉明博士为论文第一作者，德国马克斯·普朗克分子植物生理研究所Alisdair Fernie教授为通讯作者。研究得到国家自然科学基金青年基金等项目的资助。
自工业革命以来，由于人类活动引起的全球气候变化逐步加剧，并对整个陆地生态系统造成不可逆转的威胁。其中，以二氧化碳升高（eCO2）、增温（eT）、氮沉降（eN）和降水量减少（dP）为代表的气候变化事件不仅影响了生态系统的多样性及稳定性，还对植物生理代谢产生不可预测的影响。植物代谢物可分为初级代谢物及次级代谢物两类，其中，包括氨基酸、有机酸和碳水化合物在内的初级代谢物对植物生命活动不可或缺，并且其响应多种气候变化因子的规律已被基本阐明；相比之下，次级代谢物广泛参与植物品质形成和环境适应性，但是目前尚未有研究系统揭示全球气候变化背景下的植物次级代谢响应模式。
为解决这一问题，观赏植物研究中心鸢尾甜菊课题组基于Meta-analysis手段探究了全球气候变化对植物体内次级代谢物质含量的影响及潜在调控机制。该研究以药用与芳香植物作为研究植物次级代谢响应的模式植物类群，并基于PRISMA标准筛选了360份文献和1828对观察结果。Meta分析结果表明，植物体内的酚类及萜类化合物通常受到eCO2的正调控但是受到eN的负调控，而eN却显著增加了总生物碱水平。相比之下，dP促进了所有次级代谢物的水平，而eT则仅对酚类化合物的水平产生积极影响。通过进一步的分类变量和连续变量分析，该研究强调了包括植物功能类型、气候变化水平或持续时间、年平均气温和年平均降水量在介导次级代谢响应中的重要性。有趣的是，该研究还发现植物酚类和萜类化合物对气候变化的响应与C/N比和总可溶性糖含量水平有关，而“权衡关系”则部分解释了次级代谢响应气候变化的生物学机制。综上，该研究结果预测了药用与芳香植物次级代谢对不同气候变化因子的特异性响应模式，并将次级代谢变化与潜在的调控因子、碳氮代谢和生长-防御平衡衔接，具有重要的生态学与生物学价值。
图1：全球气候变化对药用与芳香植物中次级代谢物水平的总体影响
图2：不同气候变化下药用和芳香植物次级代谢物与其他植物性状响应比的关联分析
