植物是優(yōu)秀的“化學(xué)家”，可以合成20-100萬多種結(jié)構(gòu)和功能各異的天然小分子化合物。植物次生代謝小分子化合物在植物生長發(fā)育、脅迫響應(yīng)、抗病抗逆、植物與環(huán)境互作等方面都有重要作用，它們中的大部分只在特定的植物家族或者物種中分布，其生物合成往往涉及到多種多樣的酶反應(yīng)步驟和亞細(xì)胞分區(qū)。植物的基因組重復(fù)序列多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、大小不一，使得長久以來挖掘植物次生代謝物多樣性的分子進(jìn)化機(jī)制進(jìn)展緩慢。隨著測序技術(shù)的發(fā)展，越來越多的植物基因組和泛基因組被報道，這些數(shù)據(jù)為解析代謝多樣性的基因組基礎(chǔ)提供了豐富的材料。

 

　　2022年1月20日， Plant Communications 在線發(fā)表了上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院劉振華課題組題為 Unlocking Plant metabolic Diversity: A （pan）-Genomic View 的綜述，總結(jié)植物次生代謝小分子多樣性的（泛）基因組基礎(chǔ)。

 

　　該綜述立足于過去1-3年內(nèi)的植物代謝領(lǐng)域重要參考文獻(xiàn)，重點總結(jié)了推動植物代謝物多樣性的潛在分子進(jìn)化機(jī)制（比如基因和全基因組復(fù)制、植物代謝基因簇和泛基因組水平的基因組結(jié)構(gòu)變異等）。同時，用生動具體的天然產(chǎn)物合成與分化的代表性案例，分層次在不同的進(jìn)化維度（物種間水平和物種內(nèi)水平）對上述的幾種分子進(jìn)化機(jī)制進(jìn)行表述。

 

　　當(dāng)前，利用高質(zhì)量基因組和泛基因組挖掘新的代謝通路、理解復(fù)雜代謝網(wǎng)路的分子進(jìn)化機(jī)制的研究剛剛起步。該綜述也總結(jié)了當(dāng)前一些研究方法的不足，特別是泛基因組在關(guān)聯(lián)代謝性狀方面的諸多問題，重點強(qiáng)調(diào)了多組學(xué)關(guān)聯(lián)在解析植物代謝通路挖掘與理解其生理生態(tài)功能方面的重要性。

 

　　上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院劉振華教授為論文的通訊作者，上海交通大學(xué)博士生周玄為論文第一作者。該論文得到了上海交通大學(xué)啟動經(jīng)費、上海海外引進(jìn)人才計劃和上海浦江人才計劃（20PJ1405900）等項目的資金支持。