基于气相色谱-质谱联用技术的转人血清白蛋白水稻的代谢组学方法研究

为推动代谢组学研究,利用转人血清白蛋白水稻,对样品前处理、色谱柱选择、GC-MS的检测方法、谱图处理和数据分析等方面进行研究。结果显示:在提取液为水∶乙腈∶异丙醇=1∶1.5∶1.5的条件下,30℃衍生90min,作为样品前处理条件,选用DB-5MS色谱柱,采用保留时间锁定的数据采集方法,用AMDIS软件的保留时间分析模式对谱图解卷积,然后经过MPP软件进行主成分分析,建立了一套完整的代谢组学研究方法流程。     

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。     

利用非靶向代谢组学方法研究龙胆泻肝汤治疗急性肝损伤的机制

以龙胆草、黄芩、山栀子、生地黄、泽泻、车前子、当归、木通、柴胡和甘草组成的龙胆泻肝汤为试材,采用气相色谱-质谱技术,并结合代谢组学的方法研究龙胆泻肝汤对大鼠急性肝损伤(ALI)的治疗作用及机制。结果表明,龙胆泻肝汤有明显的治疗ALI的作用,其机制与影响丙酮酸、肌氨酸、延胡索酸、琥珀酸、L-别苏氨酸、4-羟基脯氨酸、柠檬酸和吲哚乳酸8个具有特征性的内源性生物标志物有关,这些标志物属于三羧酸循环,甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢,乙醛酸和二羧酸代谢,丙酮酸代谢和糖酵解或糖异生5个代谢途径。龙胆泻肝汤能改善ALI大鼠的症状,调节ALI大鼠代谢通路异常,具有明显的保肝作用。     

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。     

广泛靶向代谢组学解析桃蚜危害对桃树次生代谢产物的影响

[目的]阐明桃蚜(Myzus persicae)危害条件下桃树抗蚜和感蚜品种的代谢响应机制,并确定桃树响应桃蚜危害过程中起关键作用的次生代谢产物.[方法]采用抗蚜和感蚜桃树幼嫩新梢进行桃蚜危害处理,取接种3 d的桃树新梢进行次生代谢产物提取,并利用超高效液相色谱串联质谱(UPLC-MS/MS)对抗蚜品种(品系)'96-...     

基于GC-MS技术的蹄叶炎奶牛血浆代谢谱分析

【目的】利用气相色谱/质谱联用技术(gas chromatograph tandem mass spectrometer technology,GC-MS)对奶牛血浆进行代谢组学分析,以明确奶牛发生蹄叶炎时血浆中代谢物的变化,进一步揭示其发病机制。【方法】根据蹄叶炎奶牛的临床症状和活动量情况,选取蹄叶炎患病组S和健康对照组C奶牛各10头,采集血浆样品,经衍生化处理后,利用GC-MS方法对两组奶牛的血浆进行全部代谢物检测。用SIMCA-P 11.5软件进行主成分分析(principal component analysis,PCA)和偏最小二乘法分析(supervised partial least squares-discriminant analysis,PLS-DA),对蹄叶炎组奶牛和健康组奶牛检测数据进行模式识别分析,筛选差异代谢物,并利用生物信息学方法进行代谢通路富集分析。为进一步验证代谢组学的试验结果,检测了与差异代谢通路相关的脂质代谢指标和抗氧化能力指标。【结果】利用GC-MS方法,在奶牛血浆中共检测到242种代谢物,通过多元统计分析结合t-检验筛选出37种差异代谢物(VIP1,P0.05),其中在蹄叶炎奶牛血浆中3种物质含量上调(FC1),分别是氨基氧乙酸、油酸、乳糖,34种物质含量下调(FC1),包括脂肪酸、氨基酸等。经代谢通路富集分析,发现变化显著(P0.05)的代谢通路包括脂肪酸生物合成通路,甘氨酸/丝氨酸/苏氨酸代谢通路,不饱和脂肪酸生物合成通路,嘌呤代谢通路,甲烷代谢通路,苯丙氨酸代谢通路和氰基氨基酸代谢通路。在验证试验中,发现两组奶牛血浆中脂质代谢相关指标差异显著,且蹄叶炎患病牛血浆抗氧化能力显著低于健康牛,与代谢组学结果一致。【结论】利用GC-MS技术分析了蹄叶炎患病牛与健康奶牛血浆代谢谱的变化,发现两组间代谢物存在显著差异,并筛选出了37种差异代谢物,而这些差异分子可能成为奶牛蹄叶炎早期诊断或群体监测的潜在生物标记物。本结果全面揭示了奶牛蹄叶炎发生后血浆代谢物的代谢规律,为进一步阐明其发病机制提供理论依据。     

贵定雪芽茶树高EGCG品系代谢组学的比较研究

基于超高效液相色谱–四级杆串联飞行时间质谱(UPLC–QTOF–MS)分析,运用XCMS软件、METLIN数据库和SIMCA–P软件,对贵定雪芽茶树表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)含量较高的NW34品系和对照组品系NW48进行了代谢物定性分析、定量分析和差异性筛选等代谢组学的比较研究,共鉴定出26种显著差异代谢物,包括氨基酸及多肽类(8种)、黄酮类(4种)、有机酸类(4种)、核酸及其衍生物类(3种)、生物碱类(2种)、醛类(2种)、糖类(1种)、酚类(1种)和烯类(1种)。通路富集分析显示这些差异代谢物主要分布于12个代谢途径中,其中类黄酮类生物合成代谢途径包含的差异代谢物最多(5种),芳香类化合物降解途径次之(4种)。NW34品系含有的EGCG、表儿茶素(EC)、糖类和氨基酸含量高于NW48品系,而咖啡碱含量却低于NW48品系,表明贵定雪芽高EGCG茶树NW34更适合加工成绿茶。     

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、...     

基于超高效液相色谱-高分辨质谱联用的非靶向代谢组学分析普洱生茶和普洱熟茶醇溶性物质组成差异

[目的]建立了基于超高效液相色谱-高分辨质谱联用的非靶向代谢组学方法分析普洱生茶和普洱熟茶中醇溶性差异物质。[方法]通过70%甲醇提取和液相色谱-高分辨质谱分析,结合保留时间的规律和数据库匹配鉴定物质,依据正交偏最小二乘法-判别分析表明两者间物质存在显著差异,结合模型的变量重要因子和非参数检验,筛选差异物质。[结果]普洱生茶和普洱熟茶中共鉴定出100个化合物。通过统计分析,2种普洱茶中筛选出32个差异物质,其中氨基酸类、嘌呤类、儿茶素类和没食子儿茶素类等物质在2组中的含量差异显著。[结论]建立的方法为合理科学解释普洱生茶和普洱熟茶功效提供一定的依据。     

基于非靶向代谢组学的冠突散囊菌发酵代谢产物分析

冠突散囊菌在降糖降脂功能性食品和天然药物的开发中具有重要的应用价值。分析冠突散囊菌整体代谢产物信息和产生的降糖降脂活性成分,可以为菌株的开发和应用提供理论基础和数据支持。以冠突散囊菌菌株Ys-Ec-01为试验材料,采用基于超高效液相色谱-四级杆静电场轨道阱质谱(UHPLC-QE-MS)技术的非靶向代谢组学,结合主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘法-判别分析(OPLS-DA)方法,分析Ys-Ec-01发酵代谢产物谱,寻找降糖降脂活性产物。结果表明：Ys-Ec-01发酵后代谢产物谱发生显著变化。从代谢产物谱中,鉴定出365种发酵产物,进而筛选出205种差异发酵产物和151种主要发酵产物,鉴定到13种降糖降脂活性成分,分别是金圣草黄素、山奈酚、异鼠李素、表儿茶素、辣椒素酯、烟酸、葫芦巴碱、1-脱氧野尻霉素、尿囊素、原儿茶酸、亚油酸、胆碱和L-肉碱。这些活性成分为Ys-Ec-01的降糖降脂功能研究和开发应用提供更多靶点和基本信息。     

基于代谢组学分析的紫色和白粉色花的鹿角杜鹃呈花色物质差异

于紫色花和白粉色花鹿角杜鹃开花过程中全绿期、露红期、初花期、盛开期,采用超高效液相色谱–串联质谱技术,测定鹿角杜鹃花瓣代谢物的含量;通过正交偏最小二乘判别法(OPLS–DA)分析筛选出差异代谢物,利用KEGG数据库对差异代谢物进行富集分析,进一步筛选与花色相关的关键代谢物,通过相关性分析验证关键代谢物与鹿角杜鹃花色的相关性。结果表明：在鹿角杜鹃的花瓣中共检测到1057种代谢物,其中差异代谢物243种,差异代谢物在类黄酮和花青素代谢通路中显著富集;紫色花鹿角杜鹃花瓣中锦葵色素–3–O–葡萄糖苷的含量远高于白粉色花鹿角杜鹃的。推测锦葵色素–3–O–葡萄糖苷是鹿角杜鹃花瓣呈紫色的关键花青苷,二氢杨梅素和没食子儿茶素可能通过类黄酮合成通路影响鹿角杜鹃花青素的合成,进而影响鹿角杜鹃的花色。     

代谢组学方法研究进展

目前,代谢组学主要是以LC-MS、GC-MS和NMR为分析平台来进行相关的试验分析。代谢组学一般的试验流程包括前期试验方案设计、样品的前处理、仪器进样分析、数据处理与分析、阐释相关生物学意义。     

营养代谢组学的应用探讨

营养代谢组学属于系统生物学范畴,主要用于研究营养素摄取在细胞与分子水平上对健康与疾病的影响,其已被广泛地应用于分子病理学、毒理学、功能基因组学、临床医学和环境科学等领域。文章就营养代谢组学在动物机体营养代谢研究中的应用进行了探讨。     

植物响应温度胁迫的代谢组学研究进展

在极端温度胁迫下,植物体内会发生一系列复杂的生理、生化变化来响应外界环境。代谢组学已成为系统生物学的重要组成部分之一,是对某一生物、组织或细胞中小分子量的代谢产物进行定性和定量分析,以揭示生命现象与过程。综述了植物响应温度胁迫的代谢谱分析,并展望了代谢组学急需解决的问题。这将为今后引种、驯化、改良和培育抗寒或耐热植物提供充分的理论依据。     

基于代谢组学分析马齿苋根茎叶中4种重要次生代谢产物

[目的]探究马齿苋重要次生代谢产物成分及其在不同部位相对含量及联系.[方法]以马齿苋根茎叶为研究对象,利用高效液相色谱串联质谱进行代谢组学分析.[结果]马齿苋中生物碱、类黄酮、香豆素与木脂素以及萜类所含的种类及化合物分别有3类43种、7类34种、2类16种和3类5种,热图分析表明,这4类次生代谢产物在马齿苋茎和叶中的相...     

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。     

基于转录组学和代谢组学解析番茄果实品质形成过程

本试验以‘Micro-Tom’番茄为试材,对其绿熟期(GR)、转色期(BR)及红熟期(RR)果实进行转录组学及代谢组学分析。转录组学分析结果表明,GR至RR过程中果实内与可溶性糖相关的磷酸葡萄糖变位酶基因(PGM)、糖原磷酸化酶基因(GPH)等下调,1,4-α-葡聚糖分支酶基因(SBE)、蔗糖合酶基因(SuSy1)等上调;参与抗坏血酸合成途径的GDP-L-半乳糖磷酸化酶基因(GGP)、单脱氢抗坏血酸还原酶基因(MDHAR)一直呈现上调趋势;而参与叶绿素降解、类胡萝卜素合成的多数基因以及与细胞壁代谢相关的众多基因则呈现先上调后下调的趋势;番茄碱生物合成途径GAME家族基因呈先下调后上调的表达模式。代谢组学数据表明,与品质形成有关的D-果糖、古洛糖酸、异柠檬酸、L-谷氨酸和L-天门冬氨酸等在番茄成熟过程中含量呈现持续增加的趋势,L-苹果酸呈下降趋势,L-精氨酸、L-色氨酸、L-蛋氨酸在BR至RR过程中增加明显;槲皮素-3-O-葡萄糖苷、柚皮素在转色期明显增加。综合可见,‘Micro-Tom’番茄果实成熟过程中,可溶性糖、有机酸、氨基酸、黄酮类化合物等代谢物积累及关键基因表达均发生了规律性变...     

基于UPLC–QTOF MSE的代谢组学方法研究 不同采收期银杏叶的化学组分

为科学制定银杏叶质量控制标准提供依据,借助代谢组学方法研究不同时期采收的银杏叶中化学组分的变化规律。经过标准的提取工艺得不同采收期(春季、夏季、秋季)银杏叶的提取物,利用超高效液相色谱与三重四级杆飞行时间质谱联用技术UPLC–QTOF MSE的方法进行数据采集,借助多元统计的主成分分析方法比较上述银杏叶之间的组分差异。结果表明,不同采收季节的银杏叶组分差异明显,并呈现规律性的变化,尤其是槲皮素对香豆酰基葡萄糖鼠李糖苷等黄酮醇苷类成分含量从春季到夏季、秋季呈下降趋势。     

基于代谢组学筛选表征茶花鸡肌肉中特征风味的水溶性化合物

【目的】利用代谢组学结合多元统计学方法筛选热处理前后茶花鸡胸肌和腿肌中的生物标志物,旨在明确表征茶花鸡不同部位肌肉中特征风味的水溶性化合物,为建立优质地方鸡评价标准提供科学理论依据。【方法】以300日龄的云南茶花鸡为研究对象,采用液相色谱-四极杆静电场轨道阱-质谱法(LC-Q-Exactive-MS)检测热处理前后胸肌和腿肌中的水溶性化合物,基于数据库Metlin进行全谱鉴定,以2-氯苯丙氨酸浓度计算各物质相对含量,并对检测出的物质进行分析,利用正交偏最小二乘法(orthogonal partial least squares discrimination analysis,OPLS-DA)建立代谢物表达量与样本组之间的关系模型,来实现对样品类别的预测,通过S-plot图初步筛选具有代表性的生物标志物,观察置换200次检验图的直线斜率判定模型是否存在过拟合现象,并且通过计算变量投影重要度(variable important for the Projection,VIP)判别各代谢物表达模式下对各组样本分类判别的影响强度和解释能力,达到辅助筛选标志物的目的;通过相对含量结果计算滋味活性...     

基于高分辨质谱和代谢组学技术评估和优化蜂王浆代谢物提取方法

【目的】蜂王浆是具有医疗保健功效的天然产品,含有丰富的小分子活性成分,目前蜂王浆代谢物的提取尚缺乏系统研究。通过蜂王浆代谢轮廓分析,比较不同溶剂对蜂王浆小分子化合物的提取效果,优化蜂王浆代谢物提取方法,鉴定蜂王浆中的代谢物。【方法】分别使用6种溶剂（50%和80%的甲醇、乙醇和乙腈）提取蜂王浆代谢物,运用反相液相色谱（reverse phase liquid chromatography,RPLC）和亲水相互作用色谱（hydrophilic interaction liquid chromatography,HILIC）分别联合四级杆-静电场轨道阱高分辨质谱技术（Q-exactive orbitrap HRMS）进行检测。比较不同溶剂组的代谢特征离子数量和相对标准偏差（relative standard deviation,RSD）,并进行主成分分析（principal component analysis,PCA）。利用质谱数据库定性代谢物,并经标准品验证,比较其RSD差异,进行聚类热图（clustering heatmap）分析。通过正交偏最小二乘判别分析（orthogonal partial least squares-discriminant analysis,OPLS-DA）、单变量统计分析（student’s t-test）和倍数变化（fold change,FC）筛选溶剂组间具有显著差异的代谢物。【结果】强极性化合物,包括葡萄糖与果糖等同分异构体,在HILIC条件下分离良好,而脂类等中低极性化合物在RPLC条件下得到较好的分离。两种色谱分离方法的应用实现了对不同极性代谢物的检测,在蜂王浆中共鉴定到70种高丰度化合物,涵盖了糖、氨基酸、脂类、维生素等,其丰度差异高达8 340倍,其中有17种化合物为本研究首次报道。乙腈溶剂得到的代谢特征离子数量最少,80%乙腈比50%乙腈的提取效果更差;对甲醇和乙醇而言,高浓度时的代谢特征离子数量更多。所有溶剂组得到的RSD值集中分布在20%范围内,但80%乙腈组在10%内的占比最低,已鉴定的70种代谢物的RSD值进一步证明80%乙腈的重复性较差。PCA结果表明,来自同一提取溶剂的蜂王浆代谢谱高度相似,不同溶剂提取的样品间存在差异,其中,80%乙腈组与其他5组差异最大。聚类热图等分析结果表明,中低极性物质在50%溶剂组丰度较低,强极性物质特别是果糖、葡萄糖、蔗糖、赖氨酸、腺苷、胆碱、磷酸胆碱和葡萄糖酸在80%乙腈组丰度最低。【结论】RPLC和HILIC分别联合高分辨质谱技术能够较全面准确地检测蜂王浆中的小分子化合物,80%甲醇或80%乙醇是提取蜂王浆代谢物的最佳溶剂。