来自波茨坦大学、埃尔朗根大学、马克斯·普朗克分子植物生理研究所和卢布尔雅那国家生物研究所的科研团队，成功构建了马铃薯基因组规模的代谢模型——GEM。这是全球首个此类大规模代谢重建模型，为未来培育抗逆性更强、产量更高的植物品种提供了宝贵资源。

随着全球人口增长，粮食需求不断攀升，而变化的环境条件致使每茬作物每年损失高达数十亿欧元。确保粮食供应，提升作物产量与质量以适应未来需求迫在眉睫。马铃薯作为世界上最重要的作物之一，却面临病毒感染和食草动物侵染等生物胁迫，如科罗拉多马铃薯甲虫，每年可导致高达80%的作物减产。受这些因素侵袭时，植物会减缓生长速度，将资源用于产生信号和防御化合物;反之，快速生长则会使植物对害虫和病原体更易感，因为此时生长优先于防御。

该科研团队运用基于马铃薯基因组规模代谢模型(GEM)的建模方法，深入研究了作物生长与防御之间的权衡关系，相关研究结果已发表在《美国国家科学院院刊》上。

波茨坦大学生物信息学教授、马克斯·普朗克分子植物生理研究所组长Zoran Nikoloski表示，大规模代谢重建马铃薯 - GEM模型涵盖了这种主要作物品种中已知的全部次生代谢过程。该数学模型能够广泛分析生长和防御过程之间的相互作用，是进一步开发和应用绝佳平台。他强调，了解植物对压力反应背后的分子机制，有助于增强育种策略，助力设计出抗压性更高、产量和质量更优的作物品种。

更多信息： Jan Zrimec 等人，通过模拟初级代谢和次级代谢之间的相互作用来评估植物生长与防御之间的权衡，《美国国家科学院院刊》(2025)。