甘草是常用大宗中藥材，其野生資源瀕臨枯竭，而人工栽培甘草的有效成分含量低且不穩定，因此提高人工栽培甘草的質量成為亟需解決的問題。氮素對植物生長發育及次生代謝物積累具有重要影響，硝態氮和銨態氮是植物常利用的形態，但是目前有關不同形態氮素對甘草生長及代謝物影響規律及影響機制的研究較少。近日，北京中醫藥大學中藥學院孫志蓉教授團隊揭示了不同形態氮素調控甘草生長及代謝的潛在機制。課題組對不同濃度的硝酸鹽（KNO3）和銨鹽（NH4）2SO4處理的甘草苗進行生長指標和成分含量分析，并進一步做轉錄組學和代謝組學分析。結果發現，與硝態氮相比，中濃度的銨態氮促進甘草生長更為顯著。通過對低/中濃度的NH4+和低/中濃度的NO3-處理的四組樣本進行Illumina測序，分別鑒定出364、96、103和64個差異表達基因(DEGs)。通過建立氮代謝、黃酮和三萜類化合物代謝的潛在生物合成網絡與相關結構DEGs，觀察到DEGs的表達趨勢與黃酮類化合物積累間呈正相關關系；低濃度的NH4+或中濃度的NO3-處理，能顯著影響甘草的初級代謝，包括氨基酸、三羧酸循環和糖酵解代謝。同時，低濃度的NH4+ 和NO3-處理能正向調節次生代謝，特別是有利于黃酮類化合物的生物合成。該研究全面綜合地分析了甘草對不同形態氮素的分子響應，為進一步揭示氮素對甘草黃酮和三萜類化合物生物合成途徑影響的分子和化學機制提供參考。
以上研究結果以“Transcriptomics and metabolomics reveal the primary and secondary metabolism changes in Glycyrrhiza uralensis with different forms of nitrogen utilization”為題在線發表在Frontiers in Plant Science。中藥學院博士研究生陳瑩為論文第一作者，孫志蓉教授為通訊作者，該研究得到了國家中藥材產業技術體系項目資助。