植物代谢组学的研究现状
植物是自然界中最复杂的生物之一，其代谢网络的结构和功能
亦是非常复杂的。

植物代谢组学是近年来发展起来的一种研究手段，可以在不同的代谢水平上，从整体和系统角度研究植物的代
谢变化，可以揭示植物适应环境变化、生长发育、应对外界刺激
等方面的机制。

本文将介绍植物代谢组学的研究现状。

一、代谢组学的发展历程
代谢组学是指通过分析某一生物在特定时间和空间范围内的代
谢物(中小分子有机化合物)组成，建立其代谢组的定量和定性描述，进而揭示代谢物的变化规律、代谢途径和相关代谢物的生物学功
能等。

代谢组学是基于高通量分析技术、多元数据统一分析平台
及功能基因组孪生的技术体系，与基因组学、蛋白质组学、转录
组学等一样，是系统生物学研究的重要组成部分。

植物代谢组学
的发展历程大致可以分为以下三个阶段。

首先是代谢成分分析，其通过物质色谱技术鉴定分离出的化合物，采用质谱、原子吸收光谱、量热法等技术对这些成分进行分
析和鉴定。

接着是代谢物质谱学，其采用高通量手段将大量的代谢物质量分析并联通化，以获得高质量有机代谢物组分析和定量。

最后是代谢物通量分析，其是一种基于生物再生与代谢通量调节分析的方法，可以研究生物体内的化学反应速率和反应物的转化关系，从而揭示代谢路径和途径及其调节机制。

代谢物通量分析十分复杂，需要结合多种分析技术，并进行生物学验证。

二、现代植物代谢组学的主要技术和应用
近年来，随着高通量技术(如NMR、质谱、GC-MS、LC-MS 等)、生物信息学平台与蛋白质组学、转录组学以及细胞代谢组学等的发展完善，植物代谢组学的应用逐渐扩展，涉及生物发育、生物节律、逆境响应、物种系统发育、次生代谢产物合成、植物适应性及环境辐射等多个生物学和生态学领域。

1. 生物发育与生物节律领域
生物节律对植物生长发育和适应性调节具有十分重要的作用，代谢组学的应用在这一领域的研究取得了一系列有意义的研究成果。

在经过时间系列的代谢组学分析后，人们发现，代谢调节在生物发育和时间节律方面起着十分重要的作用。

2. 逆境响应领域
植物在容易受到环境上的压力和紧张的环境下，采用一组不同的策略来对抗相应的环境压力，其中包括代谢调节。

例如，产生过氧化物酶体系来抵抗氧化压力，在中枢神经系统的抗氧化压力下表现出高代偿能力，从而有效抵御患上中风和神经退行性疾病的风险。

3. 物种系统发育领域
植物分类系统学是整个植物进化过程研究的重要内容之一。

代谢组学在生物分类中的应用通过对植物次生代谢产物的检测，可以增加人们对物种多样性和其生态适应性的认识，更好的理解植物起源和进化的过程。

同时，代谢组学也为实现植物生态适应性的快速评估和环境逆境响应的智能判断提供了数据，为其他研究领域的提高发挥了重要作用。

4. 次生代谢物合成领域
植物次生代谢产物是生物学、天然药剂及化学工业中的一大宝库。

代谢组学可以在研究过程中发现一些未知代谢物，帮助人们
识别、挑选具有生物活性的成分，从而开发出更有效、更安全和
更便宜的新药。

总之，植物代谢组学在未来的研究中有着十分重要的作用，可
以深入的探索植物的生长、发育以及应对环境等方面的内在机制，也可以帮助植物科研工作者更好地挖掘次生代谢物资的潜力，进
一步加深对植物生物学的理解和认识。