植物利用复杂的代谢途径来抵御病原体、适应环境变化、以及在给定时间和地点选择最合适的生长发育途径等。对于这些以及其他的生理过程，代谢整合了基因和环境的输入信息。这一过程通常涉及非常见化学物质的产生和使用，这些化学物质对植物所发挥的信号或防御的功能。这些化学物质中有些被人类用作药品、农药、香料和营养补充剂。2012 年6 月29 日出版的《科学》杂志刊登了植物代谢专题，本文介绍该专题的主要内容。

1 植物代谢途径研究

De Luca 等研究认为，目前的新药生产中只用了很少一部分植物中的化合物，建议利用高通量测序、跨学科的合成与化学生物学方法等已有技术来加速发现更加有用的化合物。Baxter 和Dilkes 讨论了植物代谢途径与土壤矿物元素的相互作用，探索植物适应环境的分子机制，揭示了土壤如何影响植物的遗传多样性。Milo 和Last 探索了决定代谢途径产生的设计原则，探讨了未来如何通过植物代谢工程按需调控代谢途径。

植物含有多种功能各异的代谢酶，这些酶调控着植物的代谢物，在保持人群与环境健康方面发挥着重要作用。Weng 等考虑如何通过可操作的突变使次级代谢产物多样化，同时保留初级代谢物中保守的核心蛋白。vonCaemmerer 等参加的“国际C4 水稻联盟”正在尝试将将C4 途径引入水稻光合作用，使其由C3 转向更有效的C4 途径，目标是通过各种方法识别那些调控水稻C4 光合作用途径的基因，这一转变将增加粮食产量，同时减少水稻对水和氮的需求。Gutiérrez 利用系统生物学方法全面分析了植物氮代谢，有望能促进氮的利用效率，提高作物产量，使农业更可持续发展。

2 相关研究

在相关的研究中，Winzer 等通过转录组学分析，鉴定出一组含10 个基因的基因簇，这些基因编码5 种不同的、能合成止咳与抗癌的生物碱诺斯卡品（noscapine）的酶。Powell 等发现一种转录因子，即SIGLK2，这种转录因子存在于番茄叶子中，突变时可以使番茄一致成熟，而在正常情况下这种转录因子可以促进光合作用，提高成熟果实的含糖量。Westfall 等揭示了苯甲酸特异的拟南芥AtGH3.12/PBS3 和茉莉酸特异的AtGH3.11/JAR1 的晶体结构，结合生物化学分析，有助于了解GH3 家族调节植物激素的分子基础。

这些研究强调了代谢途径的多样性。代谢途径利用各种不同遗传工具，其中有些能够独立进化，有些则不能。一种代谢途径的改变有可能会对其他途径产生意外的影响。