草害是农业生产中三大生物灾害之一，每年导致世界粮食产量损失相当于约10亿人的口粮，造成直接经济损失约1,200亿元。杂草防控一直是农业生产中一项棘手的难题，充分解析杂草环境适应性机制对于制订更加经济有效的杂草管理策略至关重要。近年来，随着多组学技术和生物信息学分析工具的进步，多组学技术在杂草科学中的应用愈加广泛，多项多组学技术被报道用于解析杂草环境适应性、除草剂抗性、化感作用、杂草起源与进化历程等研究。

https://doi.org/10.1016/j.xplc.2024.100816

       2024年1月12日，Plant Communications在线发表了湖南省农业科学院柏连阳院士团队撰写的题为Weed Biology and Management in the Multi-omics Era: Progress and Perspectives的综述文章。该文章全面综述了近年来多组学技术在解析杂草的起源、进化和环境适应性等方面的研究进展，对多组学技术在杂草科学中的未来发展作出展望。

       文章首先系统梳理了包括基因组学、群体遗传学、表观遗传学、转录组学、代谢组学和蛋白组学在内的多组学平台在杂草科学研究中的发展历程，并综述及展望了随着测序技术的发展，基于上述工具能够解析更复杂多样的杂草科学问题。此外，在文章中作者比较了杂草多组学研究相较于其他模式植物和作物多组学研究中的不足，并提出了在杂草科学研究中如何开展具有独特性和影响力的多组学研究。

图1  杂草基因组学研究发展历程

       作者还全面回顾并探讨了多组学技术在揭示杂草的起源与进化历程、精准地杂草亚种划分等方面的应用。此外，对于备受关注的杂草具有广泛环境适应性、除草剂抗性等问题，该文章综述及展望了如何基于多组学技术充分解析这些杂草环境适应性性状的形成机理。作者提出了一个在杂草科学中应用多组学技术进行实验设计—取样—测序—基因鉴定—基因功能解析的应用向导模型，这将对于在杂草科学研究中如何利用多组学技术深度挖掘相关基因及遗传通路提供帮助。之后，作者归纳了多组学技术在杂草科学研究中可能存在的技术性限制，并提出了合理解决方案。最后，作者讨论并展望了包括空间组学、泛基因组、喷雾诱导基因沉默（SIGS）等前沿技术在杂草科学未来研究中的潜在应用价值，助力作物田杂草的绿色高效管理及综合防治。

图2  多组学平台在杂草科学研究中的应用向导模型

       柏连阳院士团队博士研究生陈克为该论文的第一作者。湖南省农业科学院柏连阳院士、王立峰研究员为该论文的通讯作者。湖南省农业科学院助理研究员杨浩娜、吴迪，副研究员彭亚军，青岛清原作物科学有限公司连磊参与指导了该项工作。该工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、湖南省杰出青年基金、湖南省青年科技人才项目、长沙市杰出创新青年培养计划、国家现代农业产业技术体系岗位科学家、湖南省农业科技创新资金项目等经费的资助。