破译代谢密码 改造烟草变身“植物合成工厂”

近日，中国农业科学院深圳农业基因组研究所联合多家国内科研单位成功绘制了首张烟草代谢调控网络图谱，破译了烟草的代谢密码，为构建稳定、高产的烟草“植物合成工厂”奠定重要基础。相关研究成果发表在《自然·通讯（Nature Communications）》上。

植物合成工厂是通过合成生物学技术对植物进行定向改造，生产高价值生物产品的重要底盘。烟草凭借其生长迅速、生物量高、代谢物丰富的天然优势，是目前使用最广泛的植物底盘。然而，烟草代谢调控网络复杂，合成效率普遍偏低，难以用于大规模生产。

为了精准解析自然环境中烟草的代谢调控规律，科研团队选择了我国两个生态差异显著的典型烟草种植区—高海拔山区和低海拔平原区开展田间试验。通过整合多维组学数据，运用智能算法，绘制出了首个烟草全基因组代谢调控网络，成功鉴定出25984个代谢调控基因和633个关键代谢物，揭示了超过317万条基因与代谢物之间的调控关系。根据构建的高质量调控网络图谱，科研团队成功挖掘并验证了调控三大关键代谢通路的核心转录因子，为烟草代谢工程提供了直接靶点。该研究为烟草“植物合成工厂”的设计和改造提供了新思路和新策略。

该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国农业科学院科技创新工程等项目支持。（通讯员 马昕怡）