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本文聚焦有机粮食作物，指出当前对其化学成分和代谢网络了解有限。提出利用代谢组学探索其化学多样性，并阐述了三项任务，还通过功能富集分析强调了后续研究的必要性，对有机食品研究意义重大。
引言
有机粮食作物在种植或培育过程中不使用合成农药或化肥，这源于人们对合成化学物质潜在危害的广泛担忧。有机种植者会按照有机标准，使用动物粪便、商业有机肥料和堆肥等肥料，并依靠生物和植物性害虫防治方法，以及美国农业部（USDA）批准的化学物质，以此促进土壤健康、生物多样性和作物质量提升。有机农药通常在施用后具有更强的分解或降解能力，对环境和消费者造成的污染更少。而有机肥料和土壤改良剂一般需要经过分解和矿化，植物才能吸收利用。
自《有机食品生产法》通过已过去 30 年，随着人们对健康、安全食品的关注度不断提高，以及公众对食品生产方式的认识加深，有机作物越来越受欢迎。然而，目前人们对有机作物中判别性化学成分（其种类和含量水平）的了解有限，相关代谢网络也尚未明确，这使得人们难以全面认识有机作物的真正价值。这些知识空白不仅影响了有机食品的真伪鉴别，还限制了有机产品从农场到餐桌的有效质量保证措施和可追溯性。
有机生产背后的化学真相
有研究表明，与非有机作物相比，有机作物含有更多的酚类化合物（抗氧化剂），农药残留量也更少，这使得有机种植的水果和蔬菜被认为比传统产品更安全、更健康。不过，由于作物代谢过程极为复杂，涉及多种相互交织、相互影响的生化途径，这些观点仍需进一步验证。
代谢组学绘制化学成分图谱：有机作物食品研究的任务
代谢物是生物体中参与生物信号过程的小分子化学物质（<1500 Da） ，是基因组和蛋白质组的下游产物，也是周围环境影响的上游输入结果。代谢物能直接反映生物系统的表型和功能状态。与蛋白质和基因的变化相比，代谢物的变化更为显著，能更精确地反映表型改变。因此，代谢组学可作为一种强大的工具，系统地探索有机粮食作物的化学多样性。为实现这一目标，基于代谢组学提出了三项重要任务。
功能富集分析：超越生物标志物，探寻作用机制
有机农业不仅会改变粮食作物的代谢，还会对周围环境（如土壤质量、微生物活性、养分状况、生物和非生物胁迫等）产生影响，而这些环境因素反过来又可能进一步影响并改变粮食作物的代谢途径。2021 年，一篇综述文章总结了基于质谱的有机和传统粮食作物代谢组学研究成果，以及各项研究中鉴别出的有机粮食作物的判别性代谢物。然而，目前对于这些代谢物与作物整体代谢网络变化之间的联系了解尚不充分。通过功能富集分析，能揭示有机作物代谢网络重连方面知识的不足，这也凸显了进一步开展代谢组学研究的必要性。
结论与展望
本研究全面概述了当前对有机作物代谢特征的认识以及存在的知识空白。探讨了有机生产背后的化学真相，并提出利用代谢组学方法开展三项行动，以填补这些空白，系统地探索有机作物的化学多样性。功能富集分析揭示了有机作物代谢网络重连方面知识的欠缺，进一步强调了深入开展代谢组学研究的重要性。这一系列研究有望为有机食品的质量保证、真伪鉴别和可追溯性提供有力支持，推动有机食品行业的健康发展。
