组学技术在蔷薇属植物研究进展

蔷薇属(Rosa)植物是目前世界上最主要的观赏植物之一,其种类丰富、花色各异、具有重要的经济、绿化及药用价值。随着测序技术和各项组学技术的不断发展,促进了蔷薇属以基因组学研究为基础,涵盖转录组学、蛋白质组学、代谢组学及多组学的发展,为研究蔷薇属植物物种起源、遗传多样性、基因挖掘、分子机制解析、基因互作、蛋白互作等带来新的机遇。文中旨在探讨蔷薇属植物在基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学、表观组学、比较基因组学等方面取得的最新研究进展,并对其发展前景进行展望,以期为分子辅助育种及分子编辑提供有益指导。     

组学技术及其在微藻研究中的应用

微藻是最有前景的生物原料及对环境友好的生物能源提供者。近年来,微藻与组学技术结合探究分子作用机理的研究日益增多。阐述微藻在组学方面的研究进展,分别从基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学、细胞组学5大组学方面进行了综述,阐述了组学技术在微藻研究中的应用,并对微藻的研究前景进行了总结与展望,以期进一步认识微藻的生理过程、基因功能、代谢机制及其在产油、制氢、固碳等方面的应用。     

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。     

代谢组学在反刍动物营养代谢应用中的研究进展

为了解近年来代谢组学应用于反刍动物营养代谢研究的进展,同时为代谢组学在该研究领域的广泛应用提供参考,本文采用文献综述和归纳总结的方法,从代谢组学的基本概念、分类和应用范围入手,结合近5年来代谢组学在反刍动物的瘤胃、血液和动物产品等方面的应用实例,以期借助代谢组学技术的研究优势,阐释更多机体营养代谢的机制。结果表明:1)应用代谢组学能从更加基础的层面全面探究营养利用与转化过程,极大推动了反刍动物营养学的发展。2)瘤胃代谢组学发展迅速,目前主要的研究集中于探究瘤胃酸中毒、营养物质高效利用以及影响生产性能的调节机制。3)血液代谢组学主要用以发现反映营养代谢状况以及影响生产性能的生物标志物。4)代谢组学为提高乳和肉产量、改善乳和肉品质提供了更加全面的参考。针对以上研究现状,提出目前代谢组学应用存在的局限性和未来发展方向:基于单一的检测手段可能无法得到十分全面的代谢物信息;定性和功能数据库标准不统一;非靶向与靶向代谢组学结合得到的数据可能更加可靠;代谢组学所得到的复杂数据需要生物信息学等学科的充分解析;多组学技术整合与相互补充验证是营养代谢研究的新趋势。     

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。     

代谢组学在畜禽遗传育种中的应用分析

本文在分析代谢组学检测技术与平台特征的基础上,详细总结代谢组学在畜禽遗传育种领域中的应用情况,包括分析畜禽体液的重要代谢分子、鉴定品种、分析代谢分子的全基因组关联等,为相关同行提供一定的理论帮助。     

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。     

代谢组学在动物育种中的应用现状与前景展望

代谢组学是一门新兴的学科,与基因组学、蛋白质组学等共同构成系统生物学。近年来,代谢组学发展迅速,并在疾病诊断、生物医药研发、食品营养与科学、药理毒理学、环境科学、植物科学以及动物育种等众多领域均有应用。系统介绍了动物育种中小分子代谢物在遗传参数估计、品种（系）鉴定、重要经济性状鉴定、多组学关联分析以及动物疾病模型制备中的应用及最新研究进展,分析代谢组学研究中存在的问题。随着其研究方法的不断完善和优化,越来越多代谢物被人们所了解认识,在农用动物育种中代谢组学技术的研究逐渐增多,代谢组学必将成为动物育种的一种有力手段。     

基于转录组学和代谢组学解析氮调控花生结瘤固氮的机理

花生是一种重要的豆科作物，能与根瘤菌共生固氮，但该过程受到土壤中氮素的严格调控，施氮量过高时会形成“氮阻遏”效应。目前关于氮素调控花生结瘤固氮机理的研究较少。本研究以花育22号为试验材料，设置90 kg/hm²氮处理和对照(不施氮),统计根瘤数、测定固氮酶活性并进行转录组学、代谢组学及双组学联合分析。结果表明，施氮处理显著减少根瘤数，降低根瘤固氮酶活性。经转录组分析，共鉴定出3 123个差异表达基因，富集在生物过程、细胞组成和分子功能三大类；从中筛选出13个与氮调控花生结瘤固氮有关的基因，分别编码生长素应答蛋白和响应因子、鸟氨酸脱羧酶、天冬酰胺合成酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合酶、苹果酸脱氢酶、苹果酸酶等。经液相色谱串联质谱法分析，共鉴定到201种差异代谢物，包括酚酸、黄酮、氨基酸等共12大类物质，其中黄酮类代谢物占比最高，约占19.9%。通过对转录组学和代谢组学的联合分析发现，氮素主要通过植物激素信号转导、次生代谢物生物合成、氮代谢等途径调控花生结瘤固氮。本研究结果可为深入研究氮素调控花生结瘤固氮的分子机理提供信息基础。     

基于全基因关联分析的代谢组学在植物中的应用

植物代谢物是人类食物和营养物质的重要来源。代谢组学是对生物体内代谢物进行定量和定性分析,研究代谢物合成和调控机制的一门新兴学科。基于代谢组的全基因组关联分析（metabolome-based genome-wide association study,mGWAS）是将代谢组数据作为表型,与基因型数据进行关联分析的一种方法。概述了近几年利用mGWAS技术在植物代谢调控网络研究、初生和次生代谢物的形成机制、代谢物在植物生长发育和胁迫应答中的作用,同时综述了mGWAS在代谢物相关候选基因的定位和调控营养、品质相关代谢通路的挖掘,为深入了解植物代谢物合成调控的遗传机制奠定基础。     

植物在非生物胁迫下代谢组学与转录组学的研究进展

在非生物胁迫下,植物主要通过重新配置转录调控网络与代谢网络以维持平衡.近年来代谢组学与转录组学等生物技术的发展,有助于对非生物胁迫下植物体内的代谢物与转录因子等关键组成部分进行鉴定.本文列举了目前用于分析植物代谢组学与转录组学的主要技术及其特点,介绍了代谢组学及转录组学目前在植物抗逆性中的应用.对近年来植物在温度胁迫、...     

植物响应低温胁迫组学研究进展

低温是限制植物生长和分布的主要逆境因子之一。植物遭受低温胁迫时会迅速启动相关基因,进行转录调控,合成相应蛋白质,进而控制代谢物的合成。为了抵御和适应低温环境,植物形成了复杂的调控网络。随着现代分子生物学迅速发展,组学已经成为植物响应逆境胁迫机理研究的重要方法,如基因组、转录组、蛋白质组和代谢组。这些组学研究技术相结合,能够为探究植物响应低温胁迫的基因调控网络提供有力手段。本文综述转录组、蛋白质组与代谢组等组学技术用于分析植物应答低温胁迫的研究进展,以期为揭示植物耐寒机理及优良耐寒植物的筛选与培育提供参考。     

代谢组学在水稻研究中的应用进展

代谢组学是系统生物学重要的分支,通过对小分子代谢物的研究来揭示生命体的生理状态,进而探索生命活动的规律。对代谢组学进行了简单概述,介绍了代谢组学常用的分析平台,综述了代谢组学在水稻响应非生物和生物胁迫、基因功能、辅助育种及转基因安全研究中的应用现状,并就存在的挑战和机遇进行了分析,以期为代谢组学应用于水稻研究提供参考。     

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。     

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。     

糖根甜菜营养成分的挖掘

随着现代社会人类对糖的需求,甜菜在民间一直保持极高的地位,从欧洲中世纪起,甜菜便融人了当地人民的饮食生活中,并且十分盛行。目前甜菜在欧洲、美国等种植较多,选育研究也达到很高水平,但我国对甜菜的研究在很长的时间里基本上属于空白,仅因旅游业的发展及出口的需要,正逐年扩大甜菜的栽培面积,甜菜品种的选育工作也刚起步。为充分利用甜菜各种功能,本实验选取了糖根甜菜进行代谢组学定性和定量分析,采用高效液相色谱——串联质谱(UHPLC–MS/MS)技术对他糖根甜菜5份具有代表性的材料进行代谢产物分析,在负离子模式下共检测到了397个代谢物,利用非靶向代谢组学技术对的代谢谱进行分析发现了糖根甜菜的营养成分,明显为一步研究甜菜的营养成分和营养功能提供了基础。     

井冈蜜柚特色风味代谢基础解析

井冈蜜柚是江西吉安地区特色农产品,营养丰富,深受消费者喜爱,井冈蜜柚入口微苦,清甜,具有典型柚子风味。通过对井冈蜜柚和沙田柚、琯溪蜜柚市售2种主要柚子品种的果肉和果皮进行了UPLC-QTOF-MS非靶向代谢组学研究,采用PCA主成分分析和Chemspider在线数据库比对,与市售常见的2种柚子品种相比,井冈蜜柚蔗糖含量低于2个品种,但果肉中富含柚皮苷和柚皮素,是沙田柚和琯溪蜜柚含量的4倍,是井冈蜜柚特色风味代谢基础。     

心血瘀阻证动态演变过程生物信息学研究

目的 探讨冠心病心血瘀阻证动态演变过程中血瘀证前期、亚血瘀证期、心血瘀阻证期3个阶段的代谢组学通路。方法 信号通路分析采用KEGG,代谢产物分子注释、相关的酶或转运蛋白及其相关性质分析采用HMDB,代谢产物路径可视化采用metPA网络软件。结果 用MetPA分析的生物代谢通路显示,12个代谢产物参与了22条代谢路径。其中6条通路（氨酰-tRNA生物合成、缬氨酸,亮氨酸和异亮氨酸生物合成、缬氨酸,亮氨酸和异亮氨酸生物合成及降解、精氨酸和脯氨酸代谢、半乳糖代谢,D-精氨酸与D-鸟氨酸代谢）的影响值P<0.05。结论 6条密切相关的通路主要集中在亚血瘀证期和心血瘀阻期。     

关中奶山羊睾丸发育和衰老代谢谱分析

【目的】对体成熟和老龄关中奶山羊睾丸进行代谢组学分析,探究关中奶山羊睾丸衰老代谢规律,为睾丸衰老症提供代谢标志物。【方法】根据关中奶山羊年龄、体质量和精液质量,选择体成熟（24月龄,C组）和老龄（60月龄,T组）关中奶山羊公羊各6只,采集双侧睾丸组织样本,使用液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）方法对睾丸组织代谢物进行检测分析,利用多维和单维相结合的统计方法对2组不同代谢物进行检测、对比与鉴别,通过富集差异代谢物筛选关中奶山羊睾丸发育和衰老代谢中的潜在关键通路。【结果】LC-MS/MS检测到2组关中奶山羊睾丸中有129种差异代谢物,与T组相比,C组有74种代谢物显著上调,55种显著下调;对前35个差异代谢物进行比较鉴定发现,21个显著上调,14个显著下调。通过对不同代谢产物的富集和分析,获得了9条潜在的关键代谢途径,即铁死亡、ABC转运蛋白、谷胱甘肽代谢、精氨酸生物合成、氨基酸糖和核苷酸糖代谢、胆碱在肿瘤中的代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、嘌呤代谢及牛磺酸和亚牛磺酸代谢。【结论】筛选出了与关中奶山羊睾丸发育和衰老相关的129种差异代谢物,鉴定了前35种差异代谢物,获得了9条潜在的关键代谢通路。     

番鸭产蛋前期和产蛋期肝脏组织非靶向代谢组学比较分析

旨在从非靶向代谢组学角度分析番鸭产蛋前期和产蛋期肝脏代谢物谱的差异，选用开产前22周(TT组)和产蛋期40周(FT组)番鸭各12羽作为研究对象，采用超高效液相色谱-电喷雾质谱(UPLC-MS)非靶向代谢组学技术获得24个产蛋前后肝脏代谢物图谱，根据变量权重值(VIP)和独立样本T检验筛选出差异代谢物并作通路富集分析。结果表明，与TT组相比，在FT组筛选出的324种差异代谢物中，156种代谢物丰度均显著上调(P<0.05)，168种代谢物丰度均显著下调(P<0.05)；脂类及类脂分子和有机酸及其衍生物这2类代谢物数量在上调差异代谢物中分别占19.87%和21.79%，在下调差异代谢物中分别占41.07%和13.1%；通路富集获得17个代谢通路且均显著差异(P<0.05)，主要为氨基酸代谢、甘油磷脂代谢、核苷酸代谢和维生素代谢等，其中9个通路为氨基酸代谢通路。除叶酸一碳库、半胱氨酸与蛋氨酸代谢、嘌呤代谢、赖氨酸降解和谷胱甘肽代谢通路下调外，其他12个通路均显著上调(P<0.05)，谷胱甘肽和半胱氨酸丰度显著下调(P<0.05)，胆碱丰度显著上调(P<0.05)。综上，非靶向代谢组学分析揭示，产蛋期肝脏中脂类及类脂分子和有机酸及其衍生物等高度富集；氨基酸、嘧啶、氨基糖和核苷糖等代谢增加为卵黄前体物合成提供原料。