eLife | 加州大学戴维斯分校揭示遗传变异、环境和人口交织形成了拟南芥防御代谢物的变异！

植物栖息地的持续和动态变化创造了一个复杂的系统，植物必须适应这个系统。这种适应的核心是不同代谢物的产生和积累，从信号激素、初级代谢物到各种多功能的特殊代谢物（Nature子刊 | 中科院韩斌/约翰英纳斯中心Osbourn团队揭示谷物抗菌化合物多基因途径组装机制！Nature Plants | 美国加州大学揭示植保素途径介导玉米的先天免疫！）。这些代谢物的完整混合，即化学类型，有助于决定植物的生存和发展，但任何混合的产生都是复杂的，因为个别专门的代谢物可能对植物产生相反的影响。例如，个别特殊代谢物可以保护植物免受某些胁迫，同时使植物对其他生物或非生物胁迫更加敏感（Nature Plants | 研究阐明水稻二萜抗菌素代谢的遗传基础及抗病机制！Nature Plants | 不同威胁，相同反应！苏黎世联邦理工学院揭示植物免疫的普遍非自身反应！）。这些对立的效应为单个代谢物创造了抵消的生态效益和成本。整合这些动态环境中的抵消效应涉及到多种选择压力，这些压力可能有助于塑造一个物种内的遗传和代谢变异。

国际权威期刊eLife发表了美国加州大学戴维斯分校Daniel J Kliebenstein团队的最新相关研究成果，题为Genetic variation, environment and demography intersect to shape Arabidopsis defense metabolite variation across Europe的研究论文。

植物产生不同的代谢物来应对复杂和不断变化的环境所带来的挑战。这些挑战推动了植物物种内部和之间的特殊代谢物的多样化。然而，科研人员刚刚开始了解控制特化代谢物多样性的新等位基因出现的频率，以及这些等位基因的地理分布是如何被生态和人口压力结构化的。在这篇文章中，科研人员测量了797个拟南芥天然种群中的特殊代谢物的变化。科研人员表明，地理环境、环境参数、人口统计学和不同的遗传过程都结合在一起，影响了特定的化学类型及其分布。这表明，专门代谢的因果位点包含频繁的独立产生的等位基因，其模式表明潜在的物种内趋同。这就提供了一个新的视角，说明影响等位基因变异的产生和分布的选择力量和机制的复杂性，可能影响当地的适应。

图1：平行和收敛的进化

图2：脂肪族GSL的生物合成途径

图3：欧洲各地的GSL变异主要由两个基因座主导

图4：基于GSL含量的表型分类

图5：MAM3的系统发育情况

图6：AOP的基因组结构

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