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。     

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。     

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。     

植物代谢组学研究进展

代谢组学是一门新兴的交叉学科,是系统生物学的重要分支,目前已被广泛应用于动物、植物、微生物等研究领域。本文简要介绍了代谢组学的检测技术及数据处理方法,概述了代谢组学在植物代谢途径以及代谢组遗传基础研究中的进展,包括不同植物材料、不同环境条件尤其是逆境胁迫下的代谢谱分析以及代谢相关QTL定位、功能基因鉴定等,分析了代谢组学发展过程中的问题,并对其应用前景进行了展望。     

多层组学在植物逆境及育种中的研究进展

多层组学主要包括基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学,是系统生物学的重要组成部分。近年来,随着生命科学在植物中的研究和不同组学技术的迅速发展,已迈入了多组学时代,并且广泛应用在植物响应逆境胁迫及辅助育种方面,成为研究植物响应逆境胁迫不可或缺的重要手段。笔者主要结合多层组学在植物响应逆境胁迫机理及代谢通路中的最新研究进展,对植物响应逆境胁迫(非生物胁迫和生物胁迫)、基因功能研究及辅助育种的研究进展进行综述,并强调将基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等学科交叉结合起来进行研究来揭示植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。     

代谢组学评估胚胎体外发育潜能的应用研究综述

胚胎体外发育能力的评估在人类辅助生殖技术中起关键作用。多胎妊娠带来的围产期死亡和医疗负担日益凸显。因此,如何获得高发育潜能的胚胎以减少多胎率和提高临床妊娠率是目前辅助生殖技术研究的重点。代谢组学作为一种非侵入性检测方法,主要通过对卵泡液或胚胎的培养液进行检测分析,能客观地评价胚胎质量和预测胚胎的发育潜能。因此,通过代谢组学判断和选择具有良好发育潜能的胚胎,对孕育健康后代和减少经济负担具有重要意义。本文首先对代谢组学的概况及研究方法进行了简单介绍,然后对代谢组学在生殖领域的最新应用进行了综述。     

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。     

现代生物学研究中的“组学”

当代生物学研究中,形形色色的"组学"不断诞生,主导并推动了系统生物学的快速发展.组学研究涉及核酸、蛋白、代谢物、表型等各个层次,主要包括基因组学、转录组学、蛋白组学、代谢组学、离子组学、相互作用组学、表型组学等.结合国内外最新研究动态,对上述组学的概念、研究技术及进展等进行系统论述.     

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、...     

基于生物信息学的甘薯基因组学等研究进展

甘薯是重要的粮食、工业原料和新型能源作物,同时具有较高的营养价值.近年来,随着生物信息学分析手段、二代测序技术的发展,甘薯的基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学研究取得了较大进展.本文主要综述了近年来基于生物信息学技术,甘薯及其近缘野生种在基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等方面研究中的进展,为甘薯品种改良提...     

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。     

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。     

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。     

多组学分析技术在肉牛生长发育研究中的应用

肉牛的生长发育受到遗传、环境和营养等多种因素的综合调控。随着高通量组学技术的发展,基因组学、转录组学和代谢组学等多种组学技术的应用,为肉牛生长发育调控机制的解析提供了“基因变异-基因表达量-代谢分子”等不同层次的遗传信息。该文介绍了几种主要的组学分析方法,对不同组学在肉牛生长发育遗传机制解析中的应用进行了阐述,并进一步对多组学在肉牛生长发育遗传机制解析的发展前景进行了展望。     

基于多组学的真菌病毒与寄主真菌互作的研究进展

阐述了多组学包括代谢组学、转录组学和蛋白组学技术的原理、方法和步骤,并结合其在弱毒真菌病毒中研究的案例,全面分析了代谢组学、转录组学和蛋白组学技术在真菌病毒与寄主真菌互作中的研究现状、未来的研究方向以及具备的高灵敏度、高通量优势,有助于深度探究真菌病毒对寄主真菌的影响及其分子机制,并为判断真菌病毒能否作为植物真菌病害生物防治因子提供方法和思路。     

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。     

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。     

基于代谢组学的重要热带植物的研究进展

代谢组学是继基因组学、转录组学、蛋白组学之后发展起来的一门新兴的组学技术,近年来已经在植物研究领域中显现其重要作用,同样植物代谢组学的发展也推进了热带植物的深入研究。本文主要综述了植物代谢组学的发展进程及其在重要热带作物[椰子（Cocos nucifera L.）、橡胶树（Hevea brasiliensis）、油棕（Elaeis guineensis Jacq.）、木薯（Manihot esculenta Crantz）]和药用植物[槟榔（Areca catechu L.）、胡椒（Piper nigrum L.）、海南粗榧（Cephalotaxus hainanensis Li）、砂仁（Amomum villosum Lour.）]中的综合运用,并介绍了结合多组学技术开展相关研究的进展,最后,对未来的研究方向提出了展望,旨在为进一步的热带植物代谢生物学研究及其开发利用提供参考。     

组学分析技术在烟草研究中的应用进展

基因组、转录组、蛋白组、代谢组学技术作为研究生物体受到内外环境扰动后基因、蛋白和小分子等物质的重要手段,被广泛应用于植物学、微生物学、食品安全等领域。综述了单组学技术在研究不同品种、生态环境、胁迫、功能基因、香型、器官条件下的烟草差异变化机理的应用。最后对各组学优缺点进行了分析,介绍了多组学联合分析技术在提升烟叶品质研究中的作用,并对下一步的研究和应用进行了展望,以期为烟草品质的分子机理研究提供借鉴与参考。