深度盘点：一文回顾2021年植物胁迫/抗逆领域组学研究进展~

2021-12-28 09:56:26, 多层组学定制服务上海欧易生物医学科技有限公司

编者按

植物在食品供应和调节空气等方面发挥着关键的作用，然而在它们生长的过程中，可能会遭受到各种类型的胁迫，主要可分为生物胁迫和非生物胁迫。这些胁迫是造成作物损失的主要原因之一，导致的损失可达30%-40%。植物有着复杂的机制来适应胁迫，称为抗逆。所以了解胁迫响应的机制对开发高产作物及减少植被损失至关重要，而多组学研究可以帮助我们深入了解其中的机制。其中代谢组学有助于了解小分子介导的应激反应和适应，而蛋白组学分析可以确定不同途径在逆境反应、抗性、和适应性中的作用[1]。

继上篇深度盘点：回顾2021年肿瘤/癌症领域蛋白组学/代谢组学研究进展之后，本篇鹿明生物学术团队系统的整理了蛋白组学/代谢组学在植物胁迫/抗逆领域研究成果，希望能给2022投稿的老师一些参考！

整理内容包括：

植物胁迫/抗逆：蛋白组学、代谢组学文章投稿TOP10期刊汇总
2021年重磅文献简读，了解顶刊植物胁迫/抗逆写文思路；
如何选择合适的组学技术助力课题研究？

蛋白组学

经过鹿明生物学术团队的不完全统计，2021年植物胁迫/抗逆领域涉及蛋白组学文章共计520篇；小鹿也对文章的影响因子（IF）分布以及TOP10期刊发表的量进行汇总；具体如下：

数据来源：(Plant stress OR Plant stress resistance OR droughts OR floods OR salt OR heavy metals) AND (proteome OR proteomic profile OR proteomics[Title/Abstract] )

代谢组学

经过鹿明生物学术团队的不完全统计，2021年植物胁迫/抗逆领域涉及代谢组学文章共计636篇；小鹿也对文章的影响因子（IF）分布以及TOP10期刊发表的量进行汇总；具体如下：

数据来源：(Plant stress OR Plant stress resistance OR droughts OR floods OR salt OR heavy metals) AND (metabolomics OR metabolome OR metabolic profile[Title/Abstract] )

精选文献解读

小鹿整理了部分蛋白组学/代谢组学植物胁迫/抗逆领域的期刊分享，希望给你的课题研究提供一些思路~

植物的非生物胁迫反应

英文标题：Abiotic stress responses in plants

发表期刊：Nature Reviews Genetics

影响因子：53.242

发表时间：2021年9月

本篇为2021年9月24日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心/上海植物逆境生物学研究中心朱健康及张惠明共同通讯发表综述文章，该综述总结了植物非生物胁迫反应的分子机制，该机制涉及多个过程，包括感应、信号传导、转录、转录处理、翻译和翻译后蛋白质修饰。最新的研究进展可通过遗传、化学和微生物方法提高作物生产力和农业可持续性。

玉米抗旱遗传机制研究

英文标题：Using high-throughput multiple optical phenotyping to decipher the genetic architecture of maize drought tolerance

发表期刊：Genome Biology

影响因子：13.583

研究对象：玉米

发表时间：2021年6月

运用生物技术：代谢组学、转录组学

2021年06月24日，Genome Biology在线发表了华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室和湖北省洪山实验室代明球教授与杨万能教授为通讯作者。研究基于华中农业大学高通量作物表型平台，结合高光谱、微型CT、RGB多光学成像技术对368份玉米自然群体材料在多个生长时期、正常浇水和干旱胁迫下的玉米表型进行连续无损检测，获得了丰富的与干旱胁迫响应相关的图像性状 (Image-based traits, i-traits)，结合GWAS分析鉴定到大量与干旱胁迫相关的候选基因和QTLs，构建了基因-表型关联网络，并结合代谢组和转录组大数据，揭示了玉米抗旱的遗传基础以及驯化和改良中丢失的潜在抗旱位点，为玉米抗旱遗传改良和抗旱育种提供了新的基因资源和丰富的遗传“宝库”。

龙葵对Cd胁迫的应对机制

英文标题：Comparative cytology combined with transcriptomic and metabolomic analyses of Solanum nigrum L. in response to Cd toxicity

发表期刊：Journal of Hazardous Materials

影响因子：10.588

研究对象：植物龙葵

发表时间：2021年9月

运用生物技术：植物细胞学、转录组学和代谢组学技术

上海交通大学农业与生物学院周培教授团队在环境领域著名学术期刊Journal of Hazardous Materials上发表的本篇论文，本研究以超富集植物龙葵为研究对象，设置不同浓度的Cd胁迫生长环境，结合植物细胞学、转录组学和代谢组学技术分析了龙葵对短期Cd胁迫的响应变化，探讨了龙葵对Cd胁迫的应对机制。该研究结果为Cd胁迫相关的转录代谢调控提供新视野，有助于为生态环境中重金属污染植物修复技术应用提供借鉴。

植物发育与逆境应答的分子机理

英文标题：TRAF proteins as key regulators of plant development and stress responses

发表期刊：Journal of Integrative Plant Biology

影响因子：7.061

发表类型：综述文章

本文为华南农业大学齐华、湖南农业大学黎娟和中山大学肖仕团队近期在JIPB发表的综述论文。系统总结了模式植物拟南芥和水稻中TRAFs家族蛋白在调控植物生长发育、代谢、自噬发生、生物非生物逆境响应和激素信号转导中的重要作用及其分子机制（图1），并提出了该领域急需解决的新问题和今后研究的新方向。

图1 | 植物TRAFs蛋白生理功能和作用机制模式图

香稻抗逆研究

英文标题：Ultrasonic seed treatment improved morpho-physiological and yield traits and reduced grain Cd concentrations in rice

发表期刊：Ecotoxicology and Environmental Safety

影响因子：6.291

研究对象：香稻

本篇由华南农业大学农学院、亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室唐湘如教授团队在国际环境科学与生态学领域TOP期刊。

非生物逆境影响水稻的正常生长和生理代谢，进而影响水稻产量和品质的形成。为了创建香稻抗逆（镉毒害和寡日照等逆境）丰产优质栽培新技术，本篇结果表明：超声波处理香稻种子能够缓解其镉的胁迫效应，提高了剑叶的过氧化物酶活性，显著降低了丙二醛含量，改善了生理特性，调节了水稻不同部位镉的分布，促进香稻籽粒产量和香气2-乙酰-1-吡咯啉(2-AP)含量提高；香稻施用钼肥改善了镉胁迫下叶片叶绿体形态，提高了光合作用、可溶性蛋白质和脯氨酸含量，硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶的活性和转录水平，从而增强了氮素同化，显著增加了香稻籽粒产量和2-AP含量；香稻喷施γ-氨基丁酸能够调节钠、锰、铁等微量营养元素的积累，影响2-AP生物合成相关酶的活性和植株生长及相关生理生化特性，从而能协调弱光条件下香稻产量形成和2-AP的积累。

参考文献：

[1] Shameer K, Naika MBN, Shafi KM, Sowdhamini R. Decoding systems biology of plant stress for sustainable agriculture development and optimized food production. Prog Biophys Mol Biol. 2019 Aug;145:19-39. doi: 10.1016/j.pbiomolbio.2018.12.002. Epub 2018 Dec 15. PMID: 30562539.

文末看点 | lumingbio

上海鹿明生物科技有限公司多年来，一直专注于生命科学和生命技术领域，是国内早期开展以蛋白组学和代谢组学为基础的多层组学整合实验与分析的团队。目前在多层组学研究已经有了成熟的技术方法，欢迎各位老师前来咨询哦~