代谢组学在反刍动物营养研究中的应用进展

代谢组学是研究生物系统中所有代谢物的一门新兴学科。它能够检测生命系统中某一特定生物层次的所有代谢物的变化,并能够利用其特有的分析技术平台和数据分析平台对所得代谢物进行系统性度量。近年来,因其测试技术的广泛适用性,代谢组学逐渐被应用于反刍动物的营养学研究中。本文从瘤胃代谢组学、肝脏代谢组学、乳腺代谢组学和血液代谢组学等4个方面对代谢组学在反刍动物营养研究中的应用进展进行了综述。     

蛋白质互作组学技术及其在植物 研究中的应用进展

蛋白质互作组学技术是一门鉴定和量化蛋白质与其他代谢物或蛋白质等分子相互作用的前沿技 术,已成为研究植物系统生物学和多组学研究的重要组成部分。近年来,基于质谱的组学技术迅速发展,也促 进蛋白质 - 代谢物相互作用（Protein-metabolite interaction, PMI）、蛋白质 - 蛋白质相互作用（ Protein-protein interaction, PPI）的发现和验证方法取得巨大进步 , 这些蛋白质互作组学技术在功能基因组和功能代谢组研究中 逐渐展示出巨大的应用潜力。系统总结了过去 10 年不同蛋白质互作组学技术（主要包括 PMI 和 PPI）的分析策略, 并详细分析了它们各自的优缺点和适用的相互作用类型,综述了蛋白质互作组学技术在植物研究领域的应用进 展,对植物蛋白质互作组学技术的应用策略和需要攻克的关键技术瓶颈进行了总结。蛋白质互作组学技术的不 断发展将进一步推动植物胞内信号转导及代谢调控通路的解析,而精准解析信号网络中关键相互作用将为植物 自身生长发育以及适应外界环境等机制研究提供重要的信息。     

加拿大一枝黄花石油醚萃取物对福寿螺肝脏的影响

【目的】在前期研究的基础上深入探讨加拿大一枝黄花石油醚萃取物(petroleum ether extract of Solidago canadensis,PEEE)对福寿螺（Pomacea canaliculata）肝脏的影响,为进一步有效控制福寿螺对农业生产的危害、实现恶性外来入侵植物加拿大一枝黄花的资源化利用提供依据。【方法】以去氯自来水作为对照组,0.11、0.18和0.29 mg?mL ^-1的PEEE悬浮液作为试验组。每组随机放入大小、活力一致的成年福寿螺10只,用一层纱布和橡皮筋封住烧杯口,防止福寿螺逃逸。在室温(23—27℃)条件下,处理48 h,每组3次重复。48 h后,分别随机挑选去氯自来水、0.11、0.18和0.29 mg?mL ^-1浓度处理下的福寿螺,敲破螺壳,取出肝脏,使用扫描电镜和透射电镜观察肝脏组织的超微结构。经0.29 mg?mL ^-1浓度处理后的福寿螺肝脏组织冻干后用于代谢组学研究。 【结果】扫描电镜观察结果表明,经不同浓度的PEEE浸泡处理福寿螺48 h后,福寿螺肝脏表面均受到损伤,其损伤程度与PEEE处理液的浓度呈正相关,高浓度的PEEE可致使肝脏萎缩失去弹性,皱褶凸起被侵蚀,体表破损,出现絮状物,质地松散。透射电镜观察结果表明,经不同浓度的PEEE浸泡处理福寿螺48 h后,福寿螺肝细胞损伤明显,高浓度的PEEE使福寿螺肝细胞粗面内质网及线粒体数量减少,粗面内质网出现肿胀、断裂和颗粒脱落等现象;线粒体表现为肿胀,形状不规则。代谢组学的试验结果表明,经PEEE处理后,福寿螺肝脏中60种代谢物含量发生变化,多个代谢通路受到影响,富集程度最高的两条通路分别为糖鞘脂代谢和棕榈酰辅酶A进入线粒体基质的通路。【结论】加拿大一枝黄花的石油醚萃取物对福寿螺肝脏细胞结构和生理功能有巨大的损伤破坏作用,因而具有较强的灭螺活性,有望开发成为新型的天然灭螺药物。     

GC-MS分析慢性氨气应激对肉鸡血清代谢物的影响

【目的】随着养殖业集约化和规模化的发展,舍内环境对畜禽生长的影响日益突出。在密闭舍饲条件下,不断产生有毒有害气体,其中氨气的危害最大,降低畜禽生产性能,威胁动物健康。为此开展慢性氨气应激对肉鸡血清代谢物影响的研究,从小分子物质和代谢途径方面探究氨气导致机体代谢发生的变化,为舍内氨气的合理调控提供数据支持。【方法】试验采用单因素完全随机设计,将96只21日龄健康AA肉鸡随机分成对照组和试验组,每组设4个重复,每个重复12只鸡。对照组氨气浓度为0 mg·kg ^-1,试验组氨气浓度为45 mg·kg ^-1。试验在人工模拟呼吸舱内进行,呼吸舱采用全自动化控制温湿度等养殖条件,采用网上平养,自由采食和饮水,24h 光照,试验期为21d。在肉鸡42日龄时,从每个重复中随机抽取2只,翅静脉采血,分离血清。将血清样品预处理后,采用气相色谱/质谱联用技术（gas chromatograph tandem mass spectrometer technology, GC-MS）检测代谢产物,利用质谱数据库对其进行鉴定。通过主成分分析、偏最小二乘法判别分析、正交偏最小二乘法判别分析、t-检验等,寻找差异代谢物,并利用生物信息学方法对差异代谢物进行通路富集分析。【结果】（1）利用 GC-MS 方法,结合质谱数据库对检测到的代谢物进行快速鉴定,在肉鸡血清中共检测到204种代谢物。将代谢组数据导入SIMCA-P软件进行多元统计分析,结合t-检验筛选出 23种差异代谢物,其中上调19个,下调4个。（2）差异代谢物主要涉及能量代谢（乳酸、α-酮戊二酸）、氨基酸代谢（L-别苏氨酸、L-高丝氨酸、烟酰甘氨酸）、脂肪酸代谢（硬脂酸、亚麻酸、亚油酸、胆固醇）以及核苷酸代谢（次黄嘌呤、尿嘧啶、胸腺嘧啶）等。（3）代谢通路富集分析表明,氨气应激主要影响了肉鸡血清的脂肪代谢通路,如亚油酸代谢、花生四烯酸代谢以及α-亚麻酸代谢。【结论】GC-MS较为全面地检测到血清的代谢物,能够准确地筛选出差异代谢物,同时慢性氨气应激显著影响肉鸡的血清代谢物含量,主要影响脂肪代谢通路,为阐明氨气应激影响营养代谢的机制提供参考。     

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。     

Metabonomic study of the biochemical profiles of heterozygous myostatin knockout swine

Myostatin is a transforming growth factor-βfamily member that normally acts to limit skeletal muscle growth. Myostatin gene(MSTN) knockout(KO) mice show possible effects for the prevention or treatment of metabolic disorders such as obesity and type 2 diabetes.We applied chromatography and mass spectrometry based metabonomics to assess system-wide metabolic response of heterozygous MSTN KO(MSTN+/–) swine. Most of the metabolic data for MSTN+/–swine were similar to the data for wild type(WT) control swine. There were, however,metabolic changes related to fatty acid metabolism,glucose utilization, lipid metabolism, as well as BCAA catabolism caused by monoallelic MSTN depletion.The statistical analyses suggested that:(1) most metabolic changes were not significant in MSTN+/–swine compared to WT swine;(2) only a few metabolic properties were significantly different between KO and WT swine,especially for lipid metabolism. Significantly, these minor changes were most evident in female KO swine and suggested differences in gender sensitivity to myostatin.     

杜仲叶影响绵羊血清代谢组学的研究

为探索杜仲叶（Eucommia ulmoides leaves,EUL）对绵羊营养代谢和生理功能的影响,本研究选取25~30 kg、70~80日龄的湖羊30只,随机分为3组,每组10只,分别为对照组（无杜仲叶日粮组,CTL）、低剂量添加组（10%杜仲叶日粮组,EUL1）、高剂量添加组（20%杜仲叶日粮组,EUL2）。预试期15 d,正试期90 d。试验结束时,通过静脉采血,离心后分别取血浆和血清,血浆用于生化分析,血清用于代谢组学分析。结果显示,饲喂杜仲叶后,EUL1和EUL2组绵羊血浆中葡萄糖、非酯化脂肪酸、高密度脂蛋白和极低密度脂蛋白均升高,EUL2组与CTL组差异显著或极显著（P<0.05;P<0.01）,EUL1组与CTL组差异不显著（P>0.05）;EUL1和EUL2组尿素较CTL组极显著降低（P<0.01）,总胆固醇水平显著降低（P<0.05）,EUL1和EUL2组间差异不显著（P>0.05）。血清样品采用液相色谱-质谱联用仪（LC-MS）进行检测,在正模式下得到593个代谢物,在负模式下得到1 570个代谢物。通过主成分分析（PCA）、偏最小二乘判别分析（PLS-DA）及正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）发现,各试验组间的差异代谢物较多,能将其得分图明显区分。进一步对变量重要性因子大于1.0（VIP>1.0）的代谢物进行t检验后发现,各组之间有24种特征代谢物差异显著（P<0.05）。这些差异代谢物涉及体内葡萄糖、脂肪酸和氨基酸等的代谢,有的代谢物还与动物的免疫机能相关。杜仲叶饲料对绵羊的营养代谢、生理状态和免疫状况可产生明显的影响,代谢组学可有针对性地分析代谢物发生的步骤及生理作用,为阐明杜仲叶影响营养代谢的机制提供参考。     

先进的组学技术在植物抗病研究中的应用

近年来植物病害问题的频繁发生,严重影响着中国农业的生产与发展。为了提高植物抗病能力,从而抵御植物病害,本文归纳了基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学技术在植物抗病研究中的应用,总结了培育抗病品种、生物防治、植物病害监测技术等方法来减轻植物病害,从分子水平上分析了不同植物抗病机理,揭示相关抗病基因与其生长发育之间的密切关联。同时本文指出组学技术应用于植物抗病存在的不足,仍有一些低丰富度或低分子量的功能蛋白未被成功鉴定,提出提高检测技术的灵敏度、完善基因、代谢数据库等意见。组学技术不断发展与创新,为防治植物病害带来了新的契机。将有助于抗病品种的选育、病原菌的检测与防治和提高植物抗病能力等,从而促进植物生长和增加作物产量。     

代谢组学技术在奶牛生产性疾病研究中的应用

代谢产物是基因转录翻译为蛋白质后生命活动的最终执行者,因此,机体代谢产物的变化可以直接反映出生物体内各种生命活动的变化。运用代谢组学技术可以清晰并直观地对机体代谢物的变化进行检测。奶牛生产性疾病一直是畜牧兽医行业关注的重点疾病之一。奶牛出现生产性疾病会直接或间接导致奶牛生产性能下降,对养殖业造成危害。代谢组学技术的应用可以更加全面地了解疾病的发生发展过程,准确检测出参与疾病发生的物质和代谢通路,使兽医更加有针对性地开展疾病防控和治疗。综述了代谢组学技术在奶牛生产性疾病研究中的应用,以期为今后奶牛生产性疾病的防控和治疗提供思路。