近日,，中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心與植物所聯(lián)合在北京舉辦了首屆國際植物離子組學研討會,。來自美國、英國,、澳大利亞,、日本,、南非和中國等國的50余位代表出席了會議,。記者就植物離子方面的相關問題采訪了會議主持人,、中科院生態(tài)環(huán)境研究中心研究員朱永官,。  

        記者：植物離子組學這個概念人們聽起來還比較陌生,，什么是植物離子組學呢,？  

        朱永官：植物離子組學是近5年來植物營養(yǎng)與環(huán)境生物學研究領域的新方向，也是后基因組學時代研究土壤——植物相互作用的新思路,。植物離子組學主要利用現(xiàn)代高通量的元素分析手段（如ICP-MS），結(jié)合生物信息學和功能基因組學等手段來研究植物吸收,、積累養(yǎng)分和重金屬污染物的機理及遺傳學與分子生物學機制。植物離子組學在功能基因組學,、現(xiàn)代植物營養(yǎng)學,、環(huán)境修復,、農(nóng)產(chǎn)品安全與營養(yǎng)品質(zhì)等研究領域中具有重要應用價值,。  

        記者：這一思路的提出是在什么樣的前提下？  

        朱永官：談到這個問題,，就不能不從化學計量學說起,?；瘜W反應過程中,，物料和電荷的平衡是最基本的化學規(guī)律,，植物生長也不例外。比如,，在植物的光合作用中,，CO2和  H2O必須遵守6∶1的比率，否則反應就不徹底,，這與植物營養(yǎng)中的最小養(yǎng)分律是相對應的,。生態(tài)（生物）化學計量學是指生態(tài)相互作用及其過程中化學物質(zhì)的平衡,，有時也可以指能量和物質(zhì)的平衡。生態(tài)化學計量學最早主要針對水生生態(tài)系統(tǒng)：如由于氮—磷比率而決定的藻類的爆發(fā),，食物鏈中養(yǎng)分的平衡關系等,，在植物生態(tài)與營養(yǎng)領域的應用才剛剛開始。  

        記者：植物營養(yǎng)與這種平衡是什么關系,？換句話說,，用生態(tài)化學計量學是如何研究植物營養(yǎng)的？  

        朱永官：環(huán)境決定了植物體內(nèi)的化學組成,，而人類活動可以改變環(huán)境條件,，包括施肥和污染等，比如歐洲的氮污染（氮的相對過剩）與原始植被退化就是一個典型例子,。目前,，陸地生態(tài)系統(tǒng)中的生態(tài)化學計量學主要關注碳、氮,、磷三種元素的比率關系,，如以植物N∶P比為切入點研究植物（自養(yǎng)型生物）生態(tài)化學計量學與環(huán)境變化和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的相互關系。  

        記者：從化學計量學是如何發(fā)展到離子組學的,？  

        朱永官：對于自養(yǎng)生物來講,，大部分無機元素以離子形式被吸收（除硅、硼等）,，但無論如何,，植物必須保持電中性。從電中性來思考問題可以算是化學計量學的一個擴展,。保持電中性可能是影響植物離子組成與代謝的關鍵因子之一,，并可能參與養(yǎng)分的穩(wěn)態(tài)機制。以小麥磷高效為例,，磷高效的主要機制之一是為根系釋放有機陰離子,，有機陰離子釋放越多，植物體內(nèi)出現(xiàn)負電性的幾率增加,，為了保持電中性,，植物需要調(diào)整體內(nèi)陽離子的含量,。我們的研究發(fā)現(xiàn)，在低磷條件下,，有些磷高效的小麥體內(nèi)陽離子的總量低于磷低效的品種,，這從一個方面反映電中性可能在植物營養(yǎng)調(diào)控中的作用。從電中性再進一步擴展,，就到了離子組學,。美國普渡大學David  Salt教授及其同事在2003年第一次正式提出包括金屬、類金屬和非金屬在內(nèi)的離子組學,。  

        記者：離子組學的研究,，可以解決我們現(xiàn)實生活中的哪些問題？離子組學的研究目的是什么,？  

        朱永官：這樣的事例有很多,。比如，我們對谷物中的元素含量缺乏了解,，導致谷物中微量元素缺乏,，給人類健康帶來負面影響；大量元素的肥料使用與微量元素缺乏的問題,；有機質(zhì)的酸堿度與土壤酸化問題,，還有植物飼料元素組成與動物消化吸收及環(huán)境影響，都是我們可以用離子組學研究的現(xiàn)實問題,。  

        離子組學和蛋白質(zhì)組學,、代謝組學和轉(zhuǎn)錄組學構(gòu)成認識植物基因組如何真正影響植物表型的概念模型，離子組學的觀點與我們常規(guī)的通常只研究一個或少量元素為目的的研究大相徑庭,。研究離子組學有助于捕捉植物相關基因或基因網(wǎng)絡表達調(diào)控；有助于有關養(yǎng)分吸收的植物突變體的篩選,；有助于認識植物吸收過程和體內(nèi)養(yǎng)分之間的交互作用,；并且，我們已經(jīng)有數(shù)據(jù)表明,，離子組學還有助于認識超積累植物的篩選及其機理的研究,。離子組學已經(jīng)被有些科學家稱之為植物化學元素指紋。