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。     

脂质分析技术及其在植物种子脂质 代谢调控研究中的应用进展

脂质是一类具有独特生理功能活性的化合物,参与调节多种植物应答非生物胁迫过程,对维持植 物组织中生理动态平衡至关重要。脂质组学（Lipidomics）自 2003 年被提出后,已迅速发展成为对脂质整体系 统分析的一门新兴学科,为传统代谢组学注入新的技术支撑,有助于阐明脂类物质在植物中的代谢调控机制。 同时,质谱成像技术因其具有无标记、非特异性、高灵敏度、多物质同时分析等优势,被广泛应用到植物组织 中各类脂质分子的空间分布研究。介绍了脂质组学和质谱成像技术的研究现状,重点综述脂质分析技术在植物 种子脂质代谢调控研究中的最新进展,特别是新兴质谱成像技术在植物种子中脂类物质的成像应用。脂质组学 和质谱成像技术作为目前多组学技术的重要补充,将为植物代谢途径和调控机制的深入探究提供新的契机。亚 微米级高空间分辨率质谱成像技术的不断发展,将进一步推动植物在空间分辨水平的脂质代谢调控网络的深入 解析和前沿应用研究。     

基于扫描电镜技术的甜玉米食味品质鉴评研究

【目的】建立一种简便、有效观察甜玉米果皮和胚乳超微结构的扫描电镜制样方法,并将其应用于不同类型甜玉米食味品质的鉴评。【方法】以新鲜饱满乳熟甜玉米籽粒为材料,采用戊二醛固定法、低热干燥法和直接制样法等 3 种不同样品处理方法,比较分析鲜玉米籽粒果皮和淀粉粒的超微结构及其差异。【结果】戊二醛固定制样法能很好地呈现甜玉米籽粒果皮细胞结构层次、厚度以及淀粉粒形态与空间分布等特征,是一种相对理想、便捷获得甜玉米籽粒果皮和淀粉粒超微结构的方法。将戊二醛固定法应用于 4 种类型甜玉米食味品质在超微结构水平的鉴定结果表明,不同类型甜玉米籽粒在果皮结构层次、胚乳淀粉腔隙、淀粉颗粒大小及分布等方面存在显著差异,这些超微结构差异与甜玉米口感品质密切相关。【结论】戊二醛固定法是一种简便、有效获得玉米果皮及胚乳等超微结构的方法,该方法可用于甜玉米食味品质在超微水平的鉴评以及籽粒果皮、淀粉粒等超微结构研究,为甜玉米品种改良提供方法支撑。     

4种豆科牧草总皂苷含量的测定及其生长过程中含量的变化

以香草醛-冰醋酸为显色剂,采用分光光度法,测定三萜皂苷的含量,对波长、精密度、重现性和稳定性进行检测。并分别对鹰嘴紫云英Astragalus sinicus、红豆草Onobrychis viciaefolia、百脉根Lotus cornicμLatus和小冠花Coronilla varia 4种豆科牧草中皂苷的含量进行测定。结果表明,此方法简便易行,精密度高,重现性好,在25 min内测试结果稳定可靠。4种豆科牧草在整个生育时期总皂苷含量的变化不完全一致。鹰嘴紫云英和红豆草在初花期总皂苷含量最低,产草量较高,牧草品质优良,适宜青饲或调制干草;盛花期总皂苷含量丰富,产草量最高,宜作为生产中提取皂苷产品的原料。小冠花总皂苷含量始终较低,是一种优质的豆科牧草,不会使反刍家畜产生臌胀病。红豆草、鹰嘴紫云英、小冠花和百脉根4种豆科牧草在整个生育期皂苷含量均为叶中多于茎中。     

基于GC-MS代谢组学解析阿苯达唑治疗家蚕微粒子病的作用机制

【目的】利用GC-MS代谢组学技术研究阿苯达唑对患微粒子病家蚕血淋巴代谢物的影响,从代谢组学角度阐明阿苯达唑的作用机制,为以阿苯达唑为主剂研发新的家蚕微粒子病治疗药物提供理论依据。【方法】对五龄起蚕接种家蚕微孢子虫（Nosema bombycis,N.b）建立家蚕微粒子病模型,分别于攻毒后12、24、48、72和96 h开始饲喂阿苯达唑混悬液处理桑叶直至上蔟结茧,以未攻毒未给药的家蚕为对照,待化蛹后逐头镜检调查家蚕感染率,以评价阿苯达唑的治疗效果;同时采用GC-MS代谢组学技术进行非靶向代谢组学研究,筛选患微粒子病蚕体血淋巴中的差异代谢物,并通过MetaboAnalyst 4.0进行代谢通路分析。【结果】阿苯达唑对家蚕微粒子病具有显著的治疗效果,药物作用的关键时间是攻毒后24~48 h。与对照组家蚕血淋巴相比,从模型组家蚕血淋巴中共筛选并定性获得47种差异代谢物,其中27种代谢物呈下降趋势、20种代谢物呈上升趋势。对模型组与阿苯达唑给药组的家蚕血淋巴样本进行比较分析,结果发现除木酮糖、D-葡萄糖-6-磷酸、肌醇、泛酸、甲基丁二酸和油酸外,阿苯达唑对多数与家蚕微粒子病相关的代谢物具有干预调节作用。通过MetaboAnalyst 4.0进行通路分析,发现家蚕感染N.b后有6条主要的代谢通路发生明显变化,分别为:①淀粉和蔗糖代谢;②苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成;③苯丙氨酸代谢;④甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢;⑤谷胱甘肽代谢;⑥磷酸肌醇代谢。家蚕添食阿苯达唑混悬液处理桑叶后能有效减轻上述代谢通路的改变,从而促使患微粒子病家蚕处于较正常的生理状态。【结论】阿苯达唑对家蚕微粒子病具有显著的治疗效果,药物作用的关键时间在N.b感染后24~48 h,结合N.b的生活史,可全面揭示阿苯达唑治疗家蚕微粒子病的作用机制,即阿苯达唑通过抑制N.b在蚕体内的裂殖体增殖,有效降低N.b感染对家蚕氨基酸代谢和能量代谢的破坏作用,维持家蚕的正常生理状态,而达到治疗效果。     

基于 CRISPR/Cas13 的 RNA 编辑系统及其在核酸检测中的应用

核酸检测技术在农业、医药、环境等多个领域均有广泛应用，传统的核酸检测技术存在设备昂贵、操作复杂和灵敏度低等诸多局限性。成簇规律间隔短回文重复序列及其相关基因 13（CRISPR/Cas13）是一种只靶向 RNA 的新型 CRISPR 系统，能在 CRISPR RNA（crRNA）引导下特异切割单链靶 RNA，并有非特异性的“附带切割”能力。基于 CRISPR/Cas13 的核酸检测技术具有灵敏度高、特异性强、操作方便、成本低廉等优点，具有广阔的应用前景。阐述了 CRISPR/Cas13 系统的类别归属及其亚型，组分特征及其分子作用机制，介绍了基于CRISPR/Cas13 系统的特异性高灵敏度酶报告解锁（SHERLOCK）技术的产生和发展，综述了 CRISPR/Cas13 系统在病原体检测、耐药突变检测、物种识别和转基因鉴定方面的应用，同时指出了目前基于 CRISPR/Cas13 核酸检测技术存在的问题，并对未来应用进行了展望。     

长穗苜蓿品种穗部性状选育的数量特征分析

在对长穗苜蓿穗长、小花数、荚果数和种子数调查的基础上,对长穗苜蓿品种的穗部性状的数量特征进行了统计分析.结果表明:长穗苜蓿植株群体穗长、小花数、荚果数、种子数出现的频数均近似呈正态分布.以德福和甘农三号为对照,通过穗部有关性状的相关分析表明:穗长、小花数、荚果数与种子数相关系数依次为0.278、0.321和0.727,穗长与小花数、荚果数、种子数的相关系数依次为0.930、0.342、0.278,且相关性均达到极显著水平(P<0.01).对长穗苜蓿和德福、甘农三号穗长、小花数、荚果数和种子数方差分析表明:长穗苜蓿的穗长、小花数、荚果数和种子数分别和德福、甘农三号的穗长、小花数、荚果数和种子数差异达到极显著水平.穗长是苜蓿种子高产的主要影响因子.     

基于质谱的代谢组学数据分析技术研究进展

代谢组学是系统生物学研究的重要组成部分,是一种对特定条件下生物体内所有内源性小分子代 谢物进行全面定性和定量分析的技术。质谱和核磁共振系统的不断更新迭代推进了代谢组学技术的迅猛发展, 其中质谱技术因其能同时检测出数千个生物流体、细胞和组织中的代谢物,且所需前处理步骤简单,已发展为 当前代谢组学研究中应用最广泛的技术,开发基于质谱的代谢组学数据分析方法也因此成为过去 10 年代谢组学 研究的热点领域。对基于 GC-MS 和 LC-MS 的代谢组学数据预处理、代谢组学数据统计分析、代谢途径富集分析, 以及未知代谢物鉴定 4 个方向取得的研究进展进行系统总结,详细介绍常用的数据分析策略和分析软件;并重 点综述了包括基于数据库、分子网络算法、人工智能算法等未知代谢物鉴定的前沿方法,最后展望了基于质谱 的代谢组学数据分析的未来发展方向,在已知生化反应和分子网络分析的基础上再整合代谢物合成的遗传位点 等信息,有望进一步提高代谢物的鉴定数量和准确度。全面综述基于质谱的代谢组学数据分析技术,将为开发 新的代谢组学分析方法和挖掘代谢组学数据的生物学意义提供重要的参考和思路。     

喷雾干燥法制备饲用植酸酶制剂

以重组植酸酶(phyA-ABCD5F7)的毕赤酵母工程菌为植酸酶生产菌,经高密度发酵制备得到粗酶液。通过在粗酶液中添加Mg~(2+)和Zn~(2+)等金属离子以及海藻糖,可明显提高植酸酶的热耐受能力。以植酸酶的酶活回收率为评价指标,考察了进风温度、出风温度和保护剂对植酸酶酶活回收率的影响,确定最佳喷雾条件:保护剂5 g/L MgSO_4·7H_2O、2 g/L ZnSO_4·7H_2O和10 g/L海藻糖,进风温度为160℃,出风温度为70~75℃,在此条件下,植酸酶的酶活回收率达80%。     

基于高效液相色谱法测定长白猪肌肉组织 和肠道内容物中腺苷酸含量

腺苷酸是能量代谢的载体,为了更好地研究长白猪肌肉组织和肠道内容物中能量代谢的差异,建立了一种快速检测猪肌肉组织和肠道内容物中腺苷酸含量的高效液相色谱(HPLC)分析方法。色谱条件为:Waters Symmetry C18反相色谱柱(250 mm×4.6 mm,5μm);流动相为甲醇-50 mmol/L磷酸二氢钾缓冲液(pH6.5),其体积比为9∶91;流速0.5 m L/min;柱温30(±1)℃;紫外检测波长259 nm,进样体积10μL时,在0.1~100 mg/L浓度范围内,ATP、ADP和AMP质量浓度与峰面积呈良好的线性关系,线性相关系数分别为0.999、0.998和0.996,检出限(LOD,S/N≥3)分别为0.0001、0.004、0.004 mg/L,定量限(LOQ,S/N≥10)分别为0.002、0.02、0.02 mg/L,且平均回收率分别为92.00%~99.05%、100.77%~104.48%和110.84%~113.72%,相对标准偏差(RSD)为0.29%~1.02%、0.33%~1.65%和0.69%~1.92%,整个过程可在10min内完成。该方法具有快速、准确、灵敏性高、重复性好等特点,可用于猪肌肉组织和肠道内容物中ATP、ADP和AMP含量的检测以及能量代谢研究。