植物文章合辑｜植物抗逆发文5分+思路：多组学联用解码植物逆境生存机制！
在气候变化加剧与耕地退化的全球挑战下，植物如何突破逆境枷锁实现生存繁衍？传统研究往往陷入"基因调控迷雾"或"表型观测局限"，而代谢组学作为生命活动的"动态翻译器"，正在颠覆抗逆机制的研究范式——它能精准捕捉胁迫响应中数千种代谢物的实时波动，串联基因表达网络与生理表型，构建从分子开关到生态适应的完整逻辑链。
本文精选GigaScience(IF=11.8)、Journal of Nanobiotechnology(IF=10.6)等五大期刊案例，展现代谢组学如何与基因组、转录组深度联动，从而揭示植物在干旱、盐碱、重金属等逆境下的适应机制，为农业育种和环境保护提供了精准的分子依据。
案例一
英文标题：A chromosome-scale genome assembly of the pioneer plant Stylosanthes angustifolia: insights into genome evolution and drought adaptation
中文标题：先锋植物柱花草的染色体规模基因组组装：基因组进化和干旱适应的见解
发表期刊：GigaScience
影响因子：11.8
客户单位：中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所
百趣提供服务：脂质组、植物激素检测
中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所刘攀道副研究员和刘国道研究员团队在GigaScience期刊发表题为“A chromosome-scale genome assembly of the pioneer plant Stylosanthes angustifolia: insights into genome evolution and drought adaptation”的研究论文。该研究通过基因组、转录组、代谢组等多组学综合分析，确定了4个基因家族--黄毒素脱氮酶、2-羟异黄酮脱水酶、马铃薯相关的磷脂酶A和水苏糖合成酶--它们经历了串联复制并在干旱胁迫下显著上调。并且这些基因家族有助于脱落酸、染料木黄酮、大豆黄酮、茉莉酸和水苏糖的生物合成，从而增强耐旱性。该研究为后续开展柱花草的抗旱育种提供了宝贵的遗传信息。
案例二
英文标题：Seed priming with graphene oxide improves salinity tolerance and increases productivity of peanut through modulating multiple physiological processes
中文标题：通过调节多种生理过程，用氧化石墨烯处理种子可以提高耐盐性，提高花生产量
发表期刊：Journal of Nanobiotechnology
影响因子：10.6
客户单位：青岛农业大学
百趣提供服务：新一代代谢组学NGM 2（非靶标代谢组学）、转录组
青岛农业大学司彤副教授团队在Journal of Nanobiotechnology期刊发表题为“Seed priming with graphene oxide improves salinity tolerance and increases productivity of peanut through modulating multiple physiological processes”的研究论文。本研究基于转录组学和非靶代谢组学技术，阐明氧化石墨烯(Graphene Oxide, GO)诱导主要通过模拟氨基酸和次生代谢产物的生物合成来提高花生种子的发芽率和种皮的自由基的百分比(Percentage of Seeds With Radicals Breaking through testa, PSWRB)。此外，当幼苗受到盐胁迫时，GO诱导能促进花生幼苗生长，还能提高花生叶片的叶绿素荧光参数(ΦPSII、Fv'/Fm'和ETR)，增强抗氧化酶SOD、APX和CAT活性，从而降低盐胁迫下的MDA含量和相对电解质电导率(Relative Electrolyte Conductivity, REC)，维持质膜完整性。GO诱导还模拟植物激素的生物合成，并调节花生根中碳、氮代谢，从而导致游离氨基酸和养分积累来应对盐胁迫。总之，本研究首次揭示了纳米材料氧化石墨烯在促进花生种子萌发、提高幼苗耐盐性和提升产量中的重要作用，为进一步开发和利用纳米材料提升花生等油料作物产量开辟了新路径。
案例三
英文标题：Transcriptomic and metabolomic insights into the antimony stress response of tall fescue(Festuca arundinacea)
中文标题：高羊茅抗应激反应的转录组学和代谢组学研究
发表期刊：Science of the Total Environment
影响因子：8.2
客户单位：扬州大学
百趣提供服务：GC-MS非靶
扬州大学范吉标教授团队在Science of the Total Environment期刊发表题为“Transcriptomic and metabolomic insights into the antimony stress response of tall fescue(Festuca arundinacea)”的研究论文。高羊茅(Festuca arundinacea)，一种广泛种植的冷季型牧草和草坪草，具有较强的适应性和抗逆性。该研究应用转录组学和代谢组学技术来阐明高羊茅中锑应激反应的分子机制。研究发现许多DEGs与SDMs之间存在显著相关性，如甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢途径中的基因和代谢物。并且甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢途径在转录组和代谢组层面均显著富集，表明其在高羊茅应对锑胁迫中具有核心地位。该研究将代谢组学与转录组学的结合，能够从基因表达和代谢变化两个层面全面解析高羊茅对锑胁迫的响应机制，揭示基因调控与代谢调控之间的联系，为植物抗逆研究提供更系统、深入的理解。
案例四
英文标题：Metabolomics analysis reveal the molecular responses of high CO₂ concentration improve resistance to Pb stress of Oryza sativa L. seedlings
中文标题：代谢组学分析揭示高CO₂浓度的分子反应提高了水稻幼苗对铅胁迫的抵抗力
发表期刊：Ecotoxicology and Environmental Safety
影响因子：6.2
客户单位：沈阳师范大学
百趣提供服务：GC-MS非靶
沈阳师范大学王兰兰教授在Ecotoxicology and Environmental Safety 期刊发表题为“Metabolomics analysis reveal the molecular responses of high CO2 concentration improve resistance to Pb stress of Oryza sativa L. seedlings”的研究论文。该研究探讨了高浓度CO₂对水稻幼苗在铅(Pb)胁迫下生长的影响，并通过代谢组学分析揭示了其分子响应机制。代谢组学分析显示，高CO₂处理在轻度Pb胁迫下促进了糖和多元醇代谢、氨基酸代谢以及TCA循环中间产物的积累，同时增加了某些有机酸（如酒石酸和苹果酸）的含量，这些有机酸具有抗氧化作用。在严重Pb胁迫下，高CO₂处理增加了多种糖、多元醇和氨基酸的含量，这些物质作为渗透调节物质，有助于维持细胞稳定性。总的来说，该研究通过代谢组学深入了解水稻在高CO₂和Pb污染环境下的适应机制，为未来农业生产中利用高CO₂环境减轻重金属污染对作物的影响提供理论依据。
案例五
英文标题：Integrated physiological, transcriptomic and metabolomic analyses reveal ROS regulatory mechanisms in two castor bean varieties under alkaline stress
中文标题：生理学、转录组和代谢组联合分析揭示两个蓖麻品种在碱性胁迫下的ROS调节机制
发表期刊：Plant Physiology and Biochemistry
影响因子：6.1
客户单位：沈阳农业大学
百趣提供服务：新一代代谢组学NGM 2、转录组
沈阳农业大学林国林教授团队在Plant Physiology and Biochemistry期刊发表题为“Integrated physiological, transcriptomic and metabolomic analyses reveal ROS regulatory mechanisms in two castor bean varieties under alkaline stress”的研究论文。该研究通过综合生理学、转录组学和代谢组学分析，揭示了两个蓖麻品种在碱性胁迫下活性氧(ROS)的调控机制。通过代谢组学分析，研究者发现JX22在碱性胁迫下能够通过激活特定的代谢途径和代谢物，维持ROS稳态，从而更好地应对碱性胁迫引起的氧化损伤。与ZB8相比，JX22在碱性胁迫下的代谢调节更为高效，这有助于其在不利环境下保持正常生理功能。总之，这些发现为了解蓖麻在碱性胁迫下的耐受机制提供了新的视角。此外，这项研究还为了解碱性胁迫下的ROS平衡建立了一个基础框架，并为开发新型耐碱胁迫栽培品种奠定了重要基础。
当沙漠先锋的耐旱密码、盐碱地的代谢防线、重金属解毒的分子策略被逐一破译，我们愈发清晰：每一株逆境中存活的植物，都在用代谢物的语言书写生存史诗。而代谢组学，正是解读这部史诗的终极密码本——它不仅能够精准捕捉逆境响应的代谢指纹，更能通过与多组学数据的多维整合，构建从基因表达到生理功能的完整调控图谱，谱写农业可持续发展的绿色未来。
END
Tang 撰文
Peng 校稿