基于GC-MS的浒苔代谢产物提取方法研究

[目的]研究浒苔代谢产物的提取方法。[方法]以浒苔为研究对象,用不同的细胞破碎方式、溶剂提取体系、料液比等对均一样本的代谢产物进行提取,气相色谱-质谱法(GC-MS)鉴定代谢产物成分,利用主成分分析等方法,对不同的代谢提取体系进行评价。[结果]溶剂体系甲醇-三氯甲烷-水(7∶3∶3)和液氮处理-球磨破碎-超声波的破壁方法提取并鉴定出81种代谢产物,该方法具有高提取产率、高重现性、易操作和速度快等优点。[结论]溶剂体系甲醇-三氯甲烷-水(7∶3∶3)和液氮处理-球磨破碎-超声波破壁是适合浒苔代谢物提取的方法,该方法可为浒苔及大型绿藻的代谢组学研究提供参考。     

基于非靶向代谢组学研究邻苯二甲酸二丁酯对菜心代谢产物组成的影响

为研究邻苯二甲酸二丁酯（di-n-butyl phthalate,DBP）胁迫对菜心代谢产物组成的影响,本文基于非靶向代谢组学,通过主成分分析、偏最小二乘判别分析等多元统计分析方法,对DBP胁迫下菜心不同组织代谢产物的差异及其关键通路进行研究。结果发现：不同DBP浓度胁迫下菜心不同组织存在明显差异的代谢产物有105种,主要分布在36条代谢途径中。P<0.05的代谢途径有3条,即色氨酸代谢（Tryptophan metabolism）、苯丙氨酸代谢（Phenylalanine metabolism）和丁酸代谢（Butanoate metabolism）。研究表明,基于非靶向代谢组学可直观反映DBP对菜心代谢产物组成的影响,为后续开发农作物关键通路上的靶向化学调控剂提供科学依据。     

LED光源在促进秀珍菇菌丝降解代谢麦麸中的作用

为确定LED光照对秀珍菇菌丝降解代谢硒强化麦麸中的促进作用,开发LED在食用菌营养转化代谢方面的潜在优势,以富硒秀珍菇液体种为供试菌株,通过LED间歇照射和遮光2种不同培养方式,研究秀珍菇菌丝对降解代谢硒强化麦麸的影响。结果表明通过LED间歇照射培养,秀珍菇富硒培养组(Se-L)和秀珍菇培养组(CK-L),其麦角固醇含量分别比对应的遮光组(Se、CK)提高14.2%和8.8%;秀珍菇富硒培养组(Se-L)的硒转化效率比遮光组(Se)提高34.3%,可溶性蛋白含量提高率达42.6%;LED光照间歇照射培养降低了培养产物中的可溶性总糖含量,而使柚皮苷和川皮陈素等酚类物质的含量提高。研究表明LED间歇照射培养可促进秀珍菇菌丝生长,并能提高对硒强化麦麸的降解代谢与硒营养转化作用,是影响培养产物营养品质指标的直接因素。     

代谢组学在农产品营养品质检测分析中的应用

科学检测和分析农产品营养品质对提升优质农产品的营养水平具有重要作用。由于农产品中营养成分组成复杂,已有的分析方法只能针对已知营养素的浓度、功能等进行分析,无法对农产品中存在的大量其他功能性活性物质进行分析鉴定。代谢组学技术通过高通量化学分析技术对生物样品中的小分子代谢产物进行定性和定量分析,在具有特殊营养功能的小分子物质分析中具有突出优势。代谢组学技术的引入,为农产品营养成分表征及差异性分析,产地溯源及真伪鉴别,生长储藏过程中营养成分变化规律揭示,营养功能成分作用机制研究等提供了新方法,也为膳食结构的优化调整提供了新策略。本文对代谢组学研究方法的新进展,包括样品制备、代谢物分析鉴定以及数据分析等进行了综述,总结了代谢组学技术在农产品营养成分表征及差异性分析、产地溯源及真伪鉴别、生长储藏过程中营养成分变化规律以及营养功能成分作用机制等方面的应用,旨在为我国农业高质量发展提供思路。在样品制备方法方面,首先通过快速改变样品所处的环境条件,如添加强酸、强碱或液氮冷冻等技术终止新陈代谢相关酶的活性。然后针对代谢物的极性,选择不同的提取溶剂,从而获得较高的提取率。在样品分析方法方面,核磁共振、色谱质谱和毛细管电泳质谱等技术得到了广泛地应用。其中,色谱质谱联用技术将色谱的有效分离和质谱的准确定量相结合,已经成为代谢组学中使用最广泛的分析技术。在数据处理及分析方面,无监督分析中的主成分分析和有监督分析中的正交偏最小二乘法–判别分析是目前应用最多的数据分析方法。通过通路分析软件的富集分析和拓扑分析,可以明确与代谢物差异相关性最高的代谢通路,对差异代谢产物的机制进行分析和解释。在农产品营养成分分析应用方面,通过对农产品中初生代谢产物及次生代谢产物进行全面表征,形成农产品独特的代谢指纹图谱,从而实现营养成分的差异性分析;通过非特定目标物的检测和无监督分析方法,实现不同产地农产品的组间差异鉴别和差异化合物筛选;通过农产品生长过程中关键成分的消长规律及合成机理分析,指导最佳收获期;通过体液代谢谱和生物标志物的检测,系统研究营养功能成分与生物体代谢之间的交互作用,为营养功能成分作用机制研究及膳食指导提供有价值的信息。     

整合多个组学(omics)分析植物代谢产物及其功能

对生物体在体内生命过程中产生的一系列代谢产物做全面分析将有助于揭示生物基因型和表型之间的联系。代谢组学是应用"组学",包括基因组学、转录组学和蛋白质组学,综合分析代谢产物的方法;通过使用先进的分析技术结合应用新一代测序和统计学方法来提取信息,对数据诠释,实现细胞代谢物识别和量化,从而理解生物体对环境刺激或基因干扰的生物学反应。今简介代谢组学的数据库资源及研究方法,并以最近3～5年的应用实例来诠释植物代谢组学最新进展,包括植物在非生物胁迫下的响应及代谢谱的变化,诱发突变和转基因事件对代谢谱的影响,代谢产物的鉴定及其进化。     

植物代谢组学应用研究——现状与展望

植物产生超过20万种代谢物(分子量小于1 000的有机化合物),这些代谢物在植物的生活史中发挥着重要的生理功能。因此,植物代谢组学在现代植物生物学研究及其生物技术应用中发挥着非常重要的作用。通过代谢组学和转录组学数据(或其他组学数据)的关联分析,人们可以更加快速地解析参与代谢网络的基因功能。最近,植物代谢组学在一些新兴的研究领域(如代谢流组学,辅酶因子组学等)也扮演着越来越重要的角色。对作为植物功能基因组学和系统生物学研究工具的代谢组学研究现状与展望做一个概述,以期为了解并研究相关领域提供参考。     

代谢组学技术在茶学中的应用研究进展

代谢组学是通过考察生物体在受到外界干扰或者刺激后,其代谢产物变化情况或随时间的变化情况来研究生物体系的一门学科。代谢组学作为组学技术中一门新兴发展的学科,已经成为揭示生物体系变化规律的重要手段,在微生物学、植物学和营养学及医学等多个方面得到广泛运用。对代谢组学这门学科的基本概念、技术分析手段组成等进行简要概述,介绍代谢组学中的检测技术在茶学中栽培、加工、功效及品质控制等领域的应用研究进展,并对代谢组学技术在未来茶产业中的运用展开讨论。     

多组学关联分析作物耐逆境胁迫研究进展

组学包括基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学及离子组学等。随着测序技术和手段的不 断发展,多组学的关联分析已成为研究作物抗逆应激反应常用的技术手段,并在此基础上对控制重要农艺性状 的基因进行研究。分别对转录组学与蛋白质组学,转录组学与代谢组学,蛋白质组学与代谢组学,转录组学、 蛋白质组学与代谢组学等不同组学结合的关联分析在作物响应逆境胁迫（非生物胁迫和生物胁迫）以及基因功 能研究、辅助育种的研究进展进行综述,并展望了多组学结合的关联分析充分利用综合分析的数据,对筛选到 的核心数据的验证以及在育种中的应用。多组学结合的研究方法可揭示作物响应逆境胁迫的分子机理,为未来 培育抗逆品种提供新思路。     

代谢组学在茶叶品质与药理研究中的应用进展

代谢组学是系统生物学研究的重要组成部分,研究生物体在不同条件下所产生的小分子代谢产物的变化,从而揭示生物体的生理状态。近年来代谢组学技术在茶叶相关研究领域得到广泛应用,着重论述了代谢组学在茶叶品质（产地环境、采摘时间、加工工艺对品质的影响以及品质评价等）与药理（茶叶的降脂减肥、延缓衰老、抗辐射、生物利用度与生物转化等）等领域的应用现状,代谢组学技术将在茶叶品质形成及评价、茶叶功效等方面发挥不可替代的作用。     

不同发育时期核桃内果皮的差异代谢物分析

为探明核桃内果皮发育过程中代谢物的变化和木质化发育规律,以不同发育期的‘赞美’核桃内果皮为材料进行了代谢物测定,同时结合转录组信息,研究不同发育时期核桃内果皮中代谢物质的变化及相关基因的转录与表达。结果表明:不同发育期核桃内果皮中代谢物具有显著差异。通过高效液相色谱-质谱联用(UPLC-MS)对样品进行检测分析共鉴定出7 837个代谢物,对其进行筛选后,共得到2 633个差异代谢物,包括核苷酸及其衍生物、脂质、酚酸、氨基酸及其衍生物、生物碱、糖苷、有机酸、木脂素、黄酮类等,被注释到35个代谢通路中,其中玉米素生物合成、组氨酸代谢、核黄素代谢、硫胺素代谢、苯丙氨酸和酪氨酸及色氨酸生物合成通路最显著;硫代葡萄糖苷生物合成、嘌呤代谢、卟啉和叶绿素代谢和苯丙烷类生物合成通路富集到最多差异代谢物。花后45 d时,大部分的差异代谢物的含量较花后20 d时降低。转录组与代谢组联合分析发现,二者具有22个相同的代谢通路,包括玉米素生物合成通路等;激素代谢相关通路和苯丙烷生物合成相关通路中差异代谢物变化与酶编码基因的表达情况一致。核桃内果皮代谢物分析为揭示内果皮发育规律,提高其利用价值提供了理论依据。     

半红树林植物黄槿内生真菌多样性及其抗菌活性研究

黄槿植物的叶、树皮和花是中药黄槿的入药部位,具有抗菌、抗炎、抗肿瘤的药用价值。药用植物内生真菌与宿主植物在基因层面存在信息传递,会产生与宿主植物相同或相似的代谢产物,因此黄槿内生真菌次生代谢产物可能成为新型天然活性产物。从不同地点采集的半红树林植物黄槿中分离纯化出64株内生真菌并鉴定,通过固体发酵得到其次生代谢产物,采用牛津杯法检测内生真菌的粗提物对5种常见致病细菌的抑菌活性,后根据分离部位的不同构建系统发育树,并筛选确定3株具有强抑菌活性的菌株,用于后续次生代谢产物中化学成分的研究。     

陆地棉与金花葵花朵差异代谢物筛选与分析

为挖掘棉花花朵中具有药用和食用价值的代谢物,以开花当天的陆地棉和金花葵的花朵为材料开展代谢组学检测,结果共检测到465个代谢物。利用差异倍数(Fold change)和VIP值(Variable importance in projection)相结合的方法筛选差异代谢物。结果表明,在陆地棉和金花葵的花朵中共筛选出差异显著代谢物269个,196个代谢物在陆地棉和金花葵中含量差异不显著。有29个代谢物仅在金花葵中检测到,包括氨基酸及衍生物、酚酸类、黄酮、木脂素和香豆素等,有41个代谢物仅在陆地棉中检测到,主要包括黄酮类、酚酸类和鞣质等次生代谢物。综上,陆地棉中富含黄酮、氨基酸及其衍生物、酚酸、生物碱、有机酸、脂质、核苷酸及其衍生物、鞣质和香豆素等物质。     

八角枫内生真菌的分离鉴定及其发酵产物对松材线虫的毒杀活性

旨在筛选对松材线虫具有毒杀作用的生防真菌。通过组织分离法从八角枫茎、叶组织中共分离得到11株内生真菌,经摇瓶培养、乙酸乙酯萃取制备次生代谢产物,采用浸渍法开展内生真菌代谢产物对松材线虫的室内毒力试验,结合形态特征和ITS序列分析对活性菌株进行鉴定。结果表明,一株内生真菌（BZ-8）发酵液杀线虫活性显著,通过形态学与分子生物学均鉴定为Aspergillus japonicus,其发酵液有机相24 h和48 h的IC₅₀值分别为0.29 mg·mL^-1和0.21 mg·mL^-1,水相24 h和48 h的IC₅₀值分别为0.04 mg·mL^-1、0.02 mg·mL^-1。研究结果说明,八角枫内生真菌A.japonicus的胞外次生代谢产物对松材线虫具有显著的毒杀效果,值得进一步研究。     

重庆地区玉米黏虫僵虫体内虫生真菌的分离鉴定

玉米黏虫(Mythimna separata)是一种常见的鳞翅目害虫,具有暴发性和迁飞性,对农作物危害严重.虫生真菌是昆虫病原微生物中的最大类群,可以有效地控制自然界中害虫的种群数量.为了防治玉米黏虫和与玉米黏虫相近的草地贪夜蛾,丰富虫生真菌菌种资源,以采自重庆江津高粱地中的玉米黏虫僵虫为实验材料,运用传统培养方法分离鉴定了6株真菌.经过形态学观察和分子生物学鉴定将这6株真菌归类于3个属,分别为镰刀菌属(Fusarium)、青霉属(Penicillium)以及鬼伞属(Coprinellus).虫生真菌能够引发昆虫感染发病,将害虫的种群数量长期控制在较低水平以下,在生物防治方面很有意义.此次分离纯化得到镰刀菌属(Fusarium)和青霉属(Penicillium)的真菌均有潜在的杀虫能力,鬼伞属(Coprinellus)真菌具有防治线虫的潜力,这些真菌对玉米黏虫和草地贪夜蛾的杀虫效果还有待于进一步的实验研究.     

奶牛临床和亚临床酮病的血浆代谢组学研究

【目的】基于代谢组学的气相色谱(GC)/质谱(MS)联用技术分析临床酮病、亚临床酮病和健康的奶牛血浆代谢谱,观察奶牛体内代谢产物的变化,寻找内源性代谢分子标记物,用于发现奶牛临床和亚临床酮病的早期诊断及病情进展的特征生物标志物,并阐明该病发病机制。【方法】收集临床酮病奶牛血样24例,亚临床酮病奶牛33例,健康对照组奶牛23例,静脉采集试验奶牛血液,分离血浆,检测其β-羟丁酸、血糖等生化指标。将血浆样品预处理后,运用GC/MS联用技术检测各组奶牛血浆代谢产物,利用质谱数据库对其进行鉴定。采用主成分分析（principal component analysis, PCA）和偏最小二乘判别分析法（partial least squares discriminant analysis, PLS-DA）等多元统计方法对临床酮病组、亚临床酮病组和健康对照组奶牛检测数据进行模式识别分析。通过PLS-DA方法建立疾病诊断模型后,筛选潜在的疾病生物标记物。【结果】 以80例奶牛血浆样品为分析对象,研究建立了内源性代谢物谱的GC/MS分析方法,并利用NIST（2008）商业质谱数据库对检测到的代谢物进行快速鉴定,共检测出267个变量。将代谢组数据导入SIMCA-P软件进行主成分分析和偏最小二乘法判别分析,代谢组数据可将患病组与健康组分别聚类区分,并且寻找到组间种类无差别代谢物为40种。结果显示与对照组相比,临床和亚临床酮病的差异代谢物均为32个,临床酮病与亚临床酮病组相比有13个差异代谢物。通过查找KEGG数据库,对代谢物进行分析,这些代谢物主要与氨基酸代谢、脂肪代谢和碳水化合物代谢等能量代谢途径相关。【结论】基于代谢组学的GC/MS技术对酮病奶牛血浆进行检测,并结合多元统计分析,共在临床、亚临床酮病和健康组之间发现40种代谢物（主要为脂肪酸,氨基酸和碳水化合物等物质）。证明奶牛血浆样品的GC/MS代谢谱可以有效地对临床酮病组、亚临床酮病组与健康对照组进行区分。该结果也进一步证明了利用代谢组学技术,在一定程度上可以揭示奶牛临床和亚临床酮病的发生和发展变化,而这些对组间分类有贡献的差异代谢物可能是奶牛酮病诊断的潜在代谢标记物和客观指标。通过研究可以发现奶牛临床和亚临床酮病的发生和发展过程中,其血浆内的部分代谢物的代谢模式和代谢途径发生了改变。此外,新的潜在的代谢物也为奶牛酮病的诊断和预防提供了一定的新思路。     

重庆地区草地贪夜蛾幼虫肠道真菌的分离鉴定

草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda)是一种洲际迁飞性农业害虫,食谱广泛. 2019年5月已迁飞至重庆地区,对农作物造成严重危害.为了解入侵重庆地区草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda)肠道真菌菌群的组成,本研究以采集自重庆巫山玉米田及重庆江津高粱田中的草地贪夜蛾幼虫为材料,运用传统培养方法分离其粪便中的肠道优势真菌,并对其进行形态学观察和分子生物学鉴定.实验通过分离培养不同地区、不同食物的草地贪夜蛾肠道真菌,结合形态学观察及rDNA ITS测序完成了属水平的鉴定,共分离得到了5个属10个真菌分离株,其中分离自重庆巫山玉米田的草地贪夜蛾肠道真菌归为3个属,分别为念珠菌属(Candida)、掷孢酵母属(Sporobolomyces)和帚枝霉属(Sarocladium);分离自重庆江津高粱田的草地贪夜蛾肠道真菌归为3个属,分别为念珠菌属(Candida)、莫氏黑粉菌属(Moesziomyces)和毛霉属(Mucor).初步分离获得入侵重庆地区的草地贪夜蛾肠道真菌,丰富了对入侵草地贪夜蛾肠道微生物的认识.     

Review on the Application of Metabolomic Approaches to Investigate and Analysis the Nutrition and Quality of Agro-Products

Scientific evaluation of the nutrition and quality of agricultural products is essential for improving the nutrition level of agro-products. Because of the complex composition of nutrients in agro-products, the existing analytical methods can only analyze the concentration and function of known nutrients but cannot analyze and identify a large number of unknown functional substances. On the basis of high-throughput chemical analyses, metabolomics can qualitatively and quantitatively analyze endogenous and exogenous metabolites of biological samples. Therefore, metabolomics has outstanding advantages in the analysis of small molecular substances with special nutritional functions in agricultural products; it has advantages like providing new methods for the characterization and differential analysis of nutrient components, traceability and authenticity of identification, variation analysis of functional substances during growth and storage, and the effect mechanisms of functional components. It also provides new strategies for structural optimization of dietary requirements. In this paper, the recent advances in metabolomics research, including sample preparation, metabolite analysis, data processing, differential metabolite identification, and metabolic pathway analysis were reviewed. This work summed up the application of metabolomics in the characterization and difference analysis of metabolites, traceability and authenticity identification of origin, metabolite variation in the process of storage, and the evaluation of nutritional functions to provide theoretical bases and practical references for high-quality agricultural development in China. In the field of sample preparation, the activity of metabolism-related enzymes is first terminated by rapidly changing the environmental conditions, such as adding strong acid (alkali) or freezing in liquid nitrogen. Different extraction solvents are selected based on the polarities of the metabolites to obtain a higher extraction rate. In the field of sample analysis methods, technologies, such as nuclear magnetic resonance spectroscopy, chromatography mass spectrometry and capillary electrophoresis-mass spectrometry, have been widely used. Among them, the combination of chromatography and mass spectrometry has become the most commonly used analytical technique in metabolomics. In the field of data processing and analysis, principal component analysis and orthogonal partial least squares-discriminant analysis are the most common data analysis techniques. Through enrichment and topological analysis, the metabolic pathway with the highest correlation to differential metabolites can be identified, and the reason of differential metabolites can be explained and analyzed. In the field of evaluation of nutrition and quality of agricultural products, through the comprehensive characterization of primary metabolites and secondary metabolites in agricultural products, unique fingerprints of agricultural products are established and used for differential analysis, whereas through non-specific target analysis and unsupervised analysis methods, differences between groups and relating metabolites can be identified. Via concentration analysis of key components in the growth process of agricultural products, the best harvest periods can be provided. Interaction studies between functional components and metabolism of organisms based on the detection of humoral metabolism and biomarkers can provide valuable information for dietary guidance.     

生防菌长枝木霉菌株T6及其代谢产物对立枯丝核菌拮抗作用

为了开发对立枯丝核菌（Rhizoctonia solani）具有较好拮抗作用的生防制剂,采用对峙培养法、含药培养基法和显微观察法,测定生防菌长枝木霉(Trichoderma longibrachiatum）菌株T6及其代谢产物对立枯丝核菌的抑制作用活性,初步探究长枝木霉菌株T6的作用机制。结果表明,长枝木霉菌株T6对立枯丝核菌生长具有显著的抑制作用,对峙培养5 d时菌株T6不仅对立枯丝核菌营养生长抑制率为66.50%,而且对其菌丝具有明显重寄生作用。菌株T6发酵液及其代谢产物对立枯丝核菌营养生长也具有显著的抑制效果,培养4 d时其对立枯丝核菌的生长抑制率分别为72.29%和71.91%。因此,长枝木霉菌株T6对立枯丝核菌具有显著的拮抗作用,主要通过对病原菌的重寄生作用及其代谢产物发挥拮抗作用。     

不同地区藏药达乌里秦艽MEKC指纹图谱研究

在最佳的毛细管电泳条件下建立达乌里秦艽指纹图谱.实验选择胶束毛细管电泳法,测得的指纹图谱具有11个共有峰.通过共有峰的相对保留时间和峰面积,可以衡量药材的质量及其真伪.实验方法的稳定性、精密度、重现性良好,说明实验方法准确可靠,可以为达乌里秦艽质量控制研究提供方法和思路.