斯洛維尼亞國家生物研究所（NIB）的研究人員與國際合作夥伴共同開發了首個全面的馬鈴薯基因組代謝模型，稱為 potato-GEM。這項突破性的工具旨在協助培育更能抵抗病蟲害和氣候變遷的馬鈴薯品種，同時提高作物產量。
馬鈴薯作為全球最重要的作物之一，面臨著嚴峻的挑戰。根據估計，科羅拉多馬鈴薯甲蟲等害蟲的侵襲每年可能導致高達 80% 的產量損失。此外，不斷變化的環境條件和日益增長的人口對糧食安全構成了巨大壓力。為應對這些挑戰，科學家們正積極尋求創新方法來增強作物的韌性與生產力。
由 NIB 的 Jan Zrimec 和 Kristina Gruden 博士領導的研究團隊，與德國波茨坦大學及馬克斯普朗克分子植物生理學研究所的專家合作，建構了 potato-GEM 模型。此模型詳盡地描繪了馬鈴薯的次級代謝途徑，這對於理解植物在生長與防禦機制之間的權衡至關重要。當植物受到壓力時，會將代謝資源轉向產生防禦化合物，這可能減緩生長。反之，快速生長則可能增加對病蟲害的易感性。
該研究成果已發表於《美國國家科學院院刊》。研究人員利用此模型進行了模擬，以了解科羅拉多馬鈴薯甲蟲的啃食和馬鈴薯 Y 病毒（PVY）感染的影響。模型預測顯示，防禦途徑的最大活化僅在相對葉片生長速率下降時發生，這清楚地表明了防禦是有代價的。這些發現為培育更能抵抗環境壓力、同時保持高產量和優良品質的馬鈴薯品種提供了寶貴的見解。
全球馬鈴薯產量巨大，2023 年全球產量約為 3.83 億公噸，其中中國和印度是主要生產國。然而，氣候變遷、土壤退化和病蟲害等因素持續對馬鈴薯生產構成威脅。potato-GEM 的開發為解決這些問題提供了新的途徑，它不僅能幫助研究人員更深入地理解植物的代謝機制，還能加速育種過程，為未來的糧食安全奠定基礎。透過精準的科學工具，我們能更有效地培育出能夠適應未來挑戰的馬鈴薯品種，確保全球糧食供應的穩定與充足。