虽然受到遗传和环境因素的双重影响，生命系统往往表现出高度的稳健性和可塑性。生命体的建立起始于胚胎发育，不同的遗传背景和环境条件会重塑胚胎发育过程。但基因-环境是如何相互作用来调控胚胎发育以及代谢可塑性是如何帮助实现胚胎发育稳健性仍不完全清楚。 

　　近期中国科学院遗传与发育生物学研究所黄勋研究组利用秀丽隐杆线虫为模式生物，揭示了代谢可塑性维持线虫胚胎发育稳健性的机制。通过分析糖原和中性脂两种主要能量代谢底物的水平，黄勋团队发现胚胎发育过程中存在由糖代谢向脂质代谢的阶段性转变。伴随糖-脂代谢的转变，胚胎细胞中的线粒体也存在形态和功能上的动态变化。以表皮细胞为例，随着胚胎发育的进行，线粒体的膜电位逐渐升高，线粒体的形态由丝状到短棒状过渡。 

　　作者发现甘油三酯水解酶atgl-1突变体胚胎致死。atgl-1在线虫的表皮细胞中高表达，并通过调节线粒体的功能来支持线虫的胚胎发育过程。为了深入挖掘胚胎发育稳健性调控的内在机制，作者对atgl-1突变体进行了经典的抑制子遗传筛选。发现mTORC2信号通路与胰岛素信号通路的sinh-1/Sin1和age-1/PI3K的功能缺失可以帮助维持可持续的葡萄糖消耗，来抑制atgl-1突变体胚胎致死的表型，体现了内在代谢可塑性维持了胚胎发育的稳健性。除了遗传因素外，作者还发现atgl-1突变体的胚胎发育也受亲本营养状况的影响。在母体食物中添加葡萄糖和油酸，可以促进atgl-1突变体子代胚胎的糖原储存，为胚胎发育提供充足的糖原，以此来弥补脂质动员受损的影响，可以挽救子代atgl-1突变体的胚胎致死。此外通过母体补充维生素B12，可以帮助恢复atgl-1突变体子代胚胎的线粒体的形态和功能，从而提高其胚胎存活率。以上结果表明，通过改变亲本营养状态可以拯救atgl-1突变体后代的胚胎发育缺陷，体现了受环境影响的代谢可塑性确保了胚胎发育的稳健性。 

　　这一研究结果于2023年11月在线发表于EMBO Reports上（题为：Metabolic plasticity sustains the robustness of Caenorhabditis elegans embryogenesis）。该研究揭示了多条代谢可塑性途径帮助维持秀丽隐杆线虫胚胎发育稳健性的分子机制，为优化胚胎发育环境和克服潜在的发育失败提供了新的策略。论文工作由黄勋研究组和杜茁研究组合作完成，黄勋研究组陈思宇同学为论文第一作者，并得到了国家自然基金委项目支持。 

图:多条代谢可塑性途径维持线虫胚胎发育的稳健性