生命过程的发生、改变都会伴随着基因表达和转录后的种种调控。整个转录调控过程，由转录为mRNA开始，通过翻译为蛋白质，并调控机制影响代谢物的合成，最后由代谢物的积累决定表型的最终结果，直接反映机体的生理状态。

使用单一组学去探究mRNA、蛋白质或代谢物的变化，显然不能全面揭示整个生命过程，因此多个组学的联合研究，肯定是更好的研究思路。从mRNA到代谢物可以说是生命体转录调控过程中的一“头”一“尾”，因此结合转录组和代谢组，从“头”到“尾”可以更全面的讲好生物学故事。特别是对于代谢物种类更为丰富的植物，无论是开花植物的香气物质，果实的果香成分还是中草药的特色物质等等，转录结合代谢研究调控机制，在讲好植物故事上具有明显优势。

小编精选近期转录+代谢的植物学研究，希望能为各位老师提供研究思路。

发表时间：2022年8月

发表期刊：The plant journal（IF=7.09）

研究概述：

营养繁殖（VP）是许多园艺植物生产的重要手段，糖代谢是石蒜球茎VP的基础，但其潜在的分子基础仍然难以琢磨，且因为其没有良好的参考基因组，使其后续研究也十分困难。研究通过整合二代和三代测序技术，比较了两种具有不同再生率的石蒜（高再生Ls、低再生La）。并通过代谢组学技术进行代谢分析，并结合转录组数据，全面分析确定了涉及碳水化合物代谢和转录因子网络以及每个发育阶段的代谢特征。与鳞茎发育后期相比，在鳞茎发育开始阶段检测到的差异表达基因（DEG）的数量更多，差异更大。代谢数据发现，蔗糖等糖类比例与物种鳞茎形成相关，表明其在石蒜球茎VP过程中的作用。并且重要的是，在鳞茎发育起始阶段发现在Ls和la中由细胞壁转化酶（CWIN）催化的蔗糖分解和蔗糖合酶（SUS）催化途径中存在明显差异，差异和介导路径也在其他实验中得到了验证。总的来说，研究结果表明了一种糖介导的VP调控模型。

图1 蔗糖裂解途径的比较分析

发表时间：2022年7月

发表期刊：Front Plant Sci（IF=5.75）

研究概述：

白鼠尾草是一种药用植物，其中的酚酸类化合物（PAs）和萜类化合物（ATDs）是其主要生物活性物质。然而，很少有研究关注PAs和ATDs的生物合成过程。且白鼠尾草的基因组信息并不完善，也是妨碍其进一步研究的阻力。本研究中，首先利用代谢谱分析了根和叶中的ATDs和Pas变化，发现了一个明显的代谢特征，ATDs的全面积累，但缺乏丹酚酸B。为了鉴定参与这些生物合成途径的候选基因，研究用PacBio单分子实时(SMRT)测序的方法进行了全长转录组的测定。预测有50个和40个Uniges分别参与ATDs和PAs的生物合成。Illumina HiSeq测序的进一步转录图谱表明，这些途径的转录变化与相应代谢物的积累模式一致。同时进一步鉴定出了两个CyP76AK亚家族基因和两个CyP76AH亚家族基因，它们可能参与了ATDs的特定生物合成。本研究结果为进一步了解白鼠尾草的ATDs和PAs的生物合成奠定了基础。

图2 ATDS合成途径

发表时间：2022年7月

发表期刊：Tree Physiology（IF=4.56）

研究概述：

毛竹的叶子很好地适应了中国东南部的寒冷冬季，但其对寒冷天气的适应机制并不清晰。研究发现毛竹叶进化出了几个解剖结构，这些结构可能在增强其耐寒性方面发挥作用。这些结构包括更少的纺锤形细胞，更小的泡状细胞，更低的气孔密度和更多的毛状体，以及比冷敏感竹种竹叶更低的相对含水量。非靶向代谢组学分析表明，冬日毛竹叶片中谷胱甘肽、海藻糖和抗坏血酸等抗逆代谢产物的含量在暖天和冷天都比白竹叶高10~1000倍。与温暖天气生长的叶子相比，寒冷天气生长的毛竹叶片中谷胱甘肽和海藻糖等代谢物急剧增加。然而，在低温下生长的紫云英叶片中，它们的含量却意外下降。转录组分析揭示了一个冷胁迫响应网络，包括海藻糖、谷胱甘肽、类黄酮代谢、DNA修复、活性氧降解、胁迫相关基因和非生物胁迫相关的植物激素，如茉莉酸、脱落酸和乙烯。在低温下生长的毛竹叶片中，潜在的转录因子EREBP、HSF、MYB、NAC和WRYK也显著上调。有趣的是，许多新发现的基因参与了毛竹冬叶的转录组。这些新基因中的大多数甚至还没有被注释。上述结果表明，毛竹叶已经进化出特殊的组织结构、代谢途径和耐冷胁迫转录组，以适应其分布区的寒冷天气。

图3 毛竹转录图谱