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（园）在植物次级代谢响应全球气候变化的模式及潜在生态与分子机制方面取得新进展，相关成果以题为Plant secondary metabolism in a fluctuating world: climate change perspectives发表在Cell旗下植物科学领域顶级期刊Trends in Plant Science（IF=20.5）上。

 　　日益加剧的全球气候变化（二氧化碳升高（eCO₂）、臭氧升高（eO₃）、增温（eT）、氮沉降（eN）和干旱等）对生态多样性、粮食安全和人类健康等多个方面产生不可预测的影响。植物次级代谢物质由于卓越的抗氧化、抗菌、吸引传粉者和招募微生物等功能在植物-环境互作中发挥关键作用，但是目前关于植物次级代谢响应气候变化的模式和潜在调节机制的理解仍十分有限。

　　本文首先总结了植物次级代谢对主要气候变化因子（GCF）的复杂响应方式，发现了一些通用的以及一些特异性的复杂响应模式。比如，eCO₂、eO₃和干旱胁迫通常会刺激酚类化合物和储存态萜类化合物的产生。与此相反，eT可能会特异性抑制类黄酮的合成，而eN则对酚类和萜类化合物具有普遍抑制作用。其次，挥发性萜类物质的响应模式由于受到合成和排放系统的共同调控而更为复杂。研究还总结了两种不同GCF组合影响植物次级代谢的四种模式：协同效应、协同抑制效应、中和效应以及由一种因子决定的主导效应。之后，本文分别从生理生态和分子层面总结了植物次级代谢响应气候变化的潜在机制。在生理生态层面，植物在胁迫条件下倾向于将新陈代谢转向高度还原的次级代谢过程以减少氧化伤害，这种响应可归因于增长-分化权衡或资源/能量重排，并与植物的生态进化过程有关。从分子层面，内源激素和转录调控事件是GCF调节植物次级代谢的关键组成部分，并且不同GCF和代谢途径的相互作用受到不同激素-转录因子模块的调节。同时，转录后调控过程以及由NO和ROS介导的信号转导事件会与激素-转录因子模块协同调节植物次级代谢和环境适应性。最后，文章指出，应利用现有知识，通过植物种群重新配置、植物物种选择、应用非生物诱导剂以及开发具有较高代谢适应性的新品种等方式，缓解气候变化对生态和农业的不利影响。 

全球气候变化的严峻性以及植物次级代谢物质的多重功能

气候变化因子调控植物次级代谢的分子机制示意图

　　鸢尾甜菊组孙玉明副研究员为论文第一作者，孙玉明副研究员与德国马克斯·普朗克分子植物生理研究所Alisdair Fernie教授为论文共同通讯作者。研究得到国家自然科学基金青年基金等项目的资助。

　　论文链接：https://www.cell.com/trends/plant-science/fulltext/S1360-1385(23)00367-9