基于广泛靶向代谢组学的武穴野生山药及其零余子代谢物差异分析

为揭示武穴野生山药及其零余子中代谢物的种类与相对含量差异,利用LC-MS/MS广泛靶向代谢组学的方法对采集自湖北省武穴市野生山药的山药肉、山药皮和零余子中代谢物成分进行检测,并结合多元统计分析和单变量统计分析筛选零余子与山药肉间、山药皮与山药肉间的差异代谢物.结果表明:武穴野生山药及其零余子中共检测到385种代谢物;在...     

鹿茸4个区段非靶向代谢组学研究

为探究鹿茸商业上划分的4个区段(蜡片、粉片、蜂片和骨片)的代谢物差异。以梅花鹿鹿茸为研究对象,采用超高效液相色谱与四极杆-飞行时间质谱联用技术(HILIC UHPLC-Q-TOF MS)检测鹿茸4个区段的内源性代谢物,并进行了多元统计分析。结果表明:OPLS-DA模型能有效区分相邻2个区段,其差异代谢物主要有脂类、氨基酸类、核苷类和糖类;有56个差异代谢物能区分蜡片与其他3个区段;同时发现有9个高表达代谢物的表达量从蜡片区段到骨片区段依次递减。提示鹿茸各区段之间内源性代谢物有一定差异,其中粉片区段、蜂片区段和骨片区段之间差异较小,蜡片区段与其他3个区段相比差异较大。     

观赏向日葵不同花色物质组成的靶标代谢组学分析

[目的]本文旨在解析不同花色观赏向日葵的代谢物差异.[方法]通过靶向代谢组学的方法,对'盐葵4号'和'盐葵5号'不同颜色的花和茎中相关代谢产物含量进行测定,筛选差异代谢物,并对差异代谢物参与的代谢通路进行鉴定与分析,解析组织呈现不同颜色的代谢物质基础.[结果]通过广泛靶向代谢组学,共检测到647种代谢物,其中紫色花组织...     

基于代谢组学探究金线莲对铅胁迫的响应机制

【目的】通过分析铅胁迫后金线莲代谢产物变化,探讨金线莲对铅胁迫的响应机制。【方法】金线莲苗经铅胁迫处理后,于第0、7、14和30 d采样,测定全株金线莲黄酮、可溶性糖、游离氨基酸和金线莲苷等活性物质含量,分析铅胁迫对金线莲代谢产物的影响。【结果】随着铅胁迫时间的延长,芦丁和水仙苷2种黄酮及可溶性糖含量均呈现先增加后减少的变化趋势。在金线莲中检测出21种游离氨基酸,其中,天冬氨酸含量最高;脯氨酸（Pro）在胁迫后含量快速上升,并维持高位;其余游离氨基酸组分则直至第14 d后,开始出现显著上升（P<0.05）。非靶向代谢组学结果显示,第7、14和30 d差异代谢物数量分别为92、108和67,其中上调为6、32和10,下调为86、76和57,差异代谢物主要集中于脂肪酰基、氨基酸及其衍生物、异戊烯醇磷脂和有机酸类。存在极显著差异的代谢通路包括N-聚糖生物合成（上调）,类胡萝卜素生物合成（上调）,油菜素甾体生物合成,缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸降解,以及不饱和脂肪酸的生物合成。【结论】铅胁迫初期,金线莲可通过调节脂质代谢、氨基酸代谢及黄酮化合物的合成,从而减少胁迫损伤,但长期高含量铅胁迫会导...     

基于广泛靶向代谢组学结合高效液相色谱法分析‘紫娟’和‘迎霜’茶树花代谢物差异

为探究茶树品种‘紫娟’和‘迎霜’茶树花之间的风味差异,基于超高效液相色谱-串联质谱法的广泛靶向代谢组学技术,检测2个品种茶树花轻发酵样品中非挥发性代谢物的丰度,并对其进行筛选和鉴定;参照茶叶感官审评方法评价2个样品茶树花各项审评因子,采用高效液相色谱法和比色法检测儿茶素类、黄酮类等滋味成分含量。结果表明：‘紫娟’茶树花滋味甘和较鲜、略苦微涩,‘迎霜’茶树花滋味甘和、微苦略涩。2个品种间有酚酸类（56种）、黄酮类（46种）、脂质（26种）、鞣质（19种）、氨基酸及其衍生物（17种）等219种显著差异代谢物。进一步对其代谢通路进行注释分析发现,氨基酸类物质相关代谢途径以及黄酮和黄酮醇代谢途径是‘紫娟’和‘迎霜’茶树花之间的主要差异代谢途径。此外,‘紫娟’和‘迎霜’茶树花中黄酮类总量、花青素总量、儿茶素类和部分生物碱含量差异显著（P<0.05）,可溶性糖含量差异不显著。上述结果初步说明了黄酮类化合物使茶树花的滋味具有一定苦涩度,相较于‘迎霜’‘,紫娟’茶树花中部分氨基酸及其衍生物含量上调是其茶汤滋味较鲜的主要原因。     

基于非靶向代谢组学分析假单胞菌P1解磷作用

微生物肥料是推动化肥减施的关键,前期从野山参土壤中分离得到一株假单胞菌(Pseudomonas P1),能够高效溶磷,但是溶磷机理尚不明确。利用液体摇瓶方式收集P1指数生长期和对照样本各6份,基于非靶向代谢组学技术检测分析P1菌株溶磷的可能小分子代谢物,以评估其在微生物肥料开发应用的前景。结果表明:接种P1处理下可溶性磷的质量浓度为461.36μg/mL,为CK处理的103.9倍。采用UPLC-Triple TOF技术结合Progenesis QI软件分析P1和对照处理胞外差异代谢物,发现P1代谢产物共有418种,对照代谢产物有367种,二者共有的代谢产物为354种。根据OPLS-DA模型获得的差异代谢物共23种(VIP1.0,P0.05),其中上调产物16种,下调产物7种。这些差异代谢产物共参与代谢通路22条,其中参与3条以上代谢通路的有10条。初步判定与P1菌株溶磷相关的代谢物为小分子有机酸和膜脂类成分。     

国内外青稞材料白粉病田间抗性鉴定

本研究对国内外2 006份青稞种质材料进行了田间白粉病抗性鉴定,为青稞优异种质创制、抗病育种提供参考亲本。在田间诱导青稞发病,通过“0～9级法”对各青稞材料进行白粉病抗性等级评价;每一列供试材料间隔0.50 m作为诱发行,诱发行每隔0.50 m播种20粒“藏青13号”作为诱发材料。本研究对各青稞材料白粉病抗性进行了分类分析,抗性等级分为免疫（IM）、高抗（HR）、中抗（MR）、中感（MS）、高感（HS）和极感（VHS）6种,2 006份材料各抗病等级比例分别为25.47%,3.59%,6.28%,22.38%,41.77%和0.50%。本研究对大量青稞材料进行田间白粉病抗性鉴定,为深入研究青稞白粉病抗病机理和相关基因分子标记开发提供材料和数据支持。     

核桃内种皮苦涩味品质代谢组学分析

【目的】研究基于代谢组学技术的核桃内种皮苦涩味形成机理,为相关研究和苦涩味改良提供参考。【方法】以极具苦涩味内种皮和无苦涩味内种皮的核桃无性系为材料,利用超高效液相色谱和串联质谱（UPLC-MS/MS）技术,从其内种皮提取物质,通过自建数据库MVDB和代谢信息公共数据库对2种核桃无性系内种皮苦涩味的差异代谢物进行主成分分析、正交偏最小二乘判别分析、样本重复相关性评估和聚类等分析,再通过KEGG数据库注释差异代谢物参与的代谢途径,从中筛选出差异显著代谢物以及苦涩味标志物。【结果】从2种核桃内种皮中共检测到12大类263种差异代谢物,其中147种显著上调,116种显著下调,包括61种酚酸类、55种黄酮、43种脂质、20种其他类、19种鞣质、16种氨基酸及其衍生物、13种核苷酸及其衍生物、12种有机酸、11种生物碱、8种萜类、3种木脂素和香豆素及2种醌类,共注释到66条代谢途径,富集代谢物多且显著的前6条通路分别是类黄酮代谢、甘油酯代谢、糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚定生物合成、抗坏血酸和aldarate代谢、苯丙烷类代谢、戊糖和葡萄糖醛酸的相互转化。自行构建了柚皮素代谢途径,并筛选出4个（柚皮素、圣草酚、圣草酚7-O-葡糖苷、矢车菊素3-O-葡萄糖苷）含量显著上调的代谢物,可将其作为核桃内种皮苦涩味形成的标志物。【结论】发现了2种无性系核桃内种皮代谢物差异以及苦涩味标志物。     

基于非靶向代谢组学研究做青工序对肉桂茶代谢产物的影响

【目的】通过GC-TOF-MS非靶向代谢组学分析茶叶做青工序对武夷肉桂茶树叶片代谢物的影响,探究做青对乌龙茶品质形成的作用机制,并提供理论参考。【方法】采摘武夷肉桂中开面3、4叶,经短时间晒青后,按照闽北乌龙茶的做青工艺制成做青组样品,将叶片自然摊放作为对照组（CK）,采用气相色谱-飞行时间质谱检测样品,运用多元统计分析OPLS-DA和单变量统计分析相结合的方法筛选差异代谢物,并进行代谢通路KEGG富集分析。【结果】与晒青叶相比,对照组及做青组样品中能够鉴定出的差异代谢物分别为21个和14个,其含量主要呈现上调趋势;与对照组相比,做青组样品中显著上调和下调的差异代谢物分别为9个和3个;检测到的差异代谢物包括莽草酸、柠檬酸、L-苹果酸、棉子糖、麦芽糖等有机酸和糖类物质。【结论】做青工序显著刺激了三羧酸循环中部分中间产物以及莽草酸途径中莽草酸含量发生变化,这主要与氨基酸、碳水化合物等物质代谢有关;其中莽草酸含量在做青结束时显著降低,而苯丙氨酸含量有所提高,这可能与茶叶芳香族化合物的合成有关。     

基于UPLC-MS/MS的不同产地金观音红茶代谢组学分析

为探究不同产地红茶代谢产物的差异,采用超高效液相色谱串联质谱(UPLC-MS/MS)的广泛靶向代谢组测定方法,对福建省福安市、尤溪县产红茶中的代谢物进行比较分析。结果表明,利用代谢组学方法在2个产地的红茶中鉴定出共936种代谢物,通过主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)发现不同产地的红茶存在显著差异,并筛选出马来酸、对香豆酸、L-天冬酰胺、烟酸腺嘌呤二核苷酸和杨梅素-3-O-葡萄糖苷等96种显著差异代谢物。尤溪红茶中有50种差异代谢物的相对含量高于福安红茶,其中氨基酸及其衍生物、生物碱、黄酮类和酚酸类等代谢物对于2个产地红茶的不同滋味品质形成可能具有重要贡献。代谢通路分析发现,苯丙氨酸代谢通路和黄酮类生物合成通路在代谢途径中发挥主要作用,苯丙酮酸、2-羟基苯乙酸、2-苯乙胺、N-乙酰-L-苯丙氨酸、2-苯乙醇、圣草酚、表儿茶素、杨梅素、没食子儿茶素、二氢槲皮素和绿原酸等可以作为鉴别不同产地红茶的参考指标。本研究结果可为红茶产地鉴别提供理论参考。     

基于感官评价的橄榄鲜食品质差异代谢组分析

【目的】筛选影响橄榄鲜食品质的关键代谢物,探究橄榄鲜食品质差异的可能代谢机制。【方法】以4个高接换种橄榄品种（系）果实为试验材料,高接砧木为‘惠圆’,采用感官评价进行鲜食品质评价,通过超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）联用技术进行代谢物鉴定及KEGG通路分析,探究果实成熟过程的代谢变化。【结果】4个品种（系）橄榄果实鲜食品质的感官评价结果差异显著,‘甜榄1号’‘东山长穗’鲜食品质好,‘惠圆’‘子阳1号’鲜食品质差;4个品种（系）橄榄果实共鉴定到15类651个代谢物,其中初级代谢产物6类277个,次级代谢产物9类365个;基于变量投影重要性与差异倍数筛选出26个影响橄榄鲜食品质的特征差异代谢物,包括氨基酸及其衍生物（6个）、有机酸（2个）、脂质（2个）、酚类化合物（16个）,其中酚类化合物包括酚酸（3个）、黄酮（3个）、黄酮醇（2个）、黄烷醇（3个）以及水解单宁（5个）,并结合橄榄成熟过程建立了造成鲜食品质差异的代谢网络,鲜食品质好的橄榄在L-天冬酰胺与N,N-二甲基甘氨酸生物合成代谢途径上积累较高,体现在鲜食口感上与回甘度有关;鲜食品质差的橄榄在水解单宁（二酰基诃子酰基葡...     

贵州多花木兰根际溶磷菌株的鉴定及代谢组学分析

为了研究溶磷菌如何响应和应对缺磷,将难溶性磷转变成可溶性磷的机制。利用贵州多花木兰根际土壤分离筛选获得溶磷菌株PD19-4,设置无磷（CK）、难溶性磷（UP）和可溶性磷（SP）3种磷元素条件下培养,并采用LC-MS/MS 代谢组学方法分析其在不同磷元素条件下培养产生的差异代谢物。经形态学鉴定、理化特性比较和16S rDNA序列比对NCBI数据库,发现PD19-4与巴氏假单胞菌（Pseudomonas baetica）最相似,且同源性达99.65%。代谢组分析发现：（1）菌株代谢物共鉴定出253个。CU（CK∶UP）、CS(CK∶SP)和US(UP∶SP)中差异显著下调的代谢物有68、101和108个。代谢物中有机酸类、氨基酸类、碳水化合物和核苷酸类差异物最多;（2）与CK相比,UP和SP中共同上调较明显的代谢物有磷酸糖类D-甘露糖6-磷酸、D-木酮糖-5-磷酸和核酮糖-5-磷酸类物质,且仅在UP中最活跃的代谢物是D-葡萄糖-6-磷酸和2-脱氧核糖1-磷酸。与UP相比,CK和SP中有机酸类精氨基琥珀酸差异倍数较大且相反,分别为17.28 log₂FC和-17.28 log₂FC;（3）KEGG注释和富集,与SP相比,CK和UP都共同富集在精氨酸、脯氨酸代谢、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸代谢途径、碳代谢、磷酸戊糖途径及ABC转运体通路。仅在US中富集的代谢通路有嘌呤代谢、氧化磷酸化、氨基糖和核苷酸糖代谢。综合以上,溶磷菌株从可溶性磷转到难溶性磷环境中,主要通过增加有机酸类和氨基酸类代谢物,同时增强嘌呤代谢、氧化磷酸化、氨基糖和核苷酸糖代谢及磷酸戊糖途径来提高溶磷性。     

干旱胁迫下长白落叶松的代谢组学分析

以长白落叶松为对象,采用代谢组测序技术分析干旱条件下长白落叶松的代谢物质的变化。利用PEG模拟干旱胁迫后在0、24、48、96 h取样,获得0 h与24 h、0 h与48 h、0 h与96 h、24 h与48 h、24 h与96 h、48 h与96 h共6组代谢产物对比数据。不同时间结果显示差异代谢物数量分别为68、67、64、74、11、15种,其中上调的差异代谢物数量分别为46、26、15、3、4、13,下调的差异代谢物数量为22、41、49、71、7、2,获得KEGG注释的差异代谢物数量分别为7、5、5、10、1、2。24 h对比于0 h出现上调代谢物质最多,分别注释到糖类代谢、甘油磷脂代谢、亚麻酸代谢等通路中,其它对比组结果中能获得KEGG注释的差异代谢物几乎都为发生下调的代谢物质,注释到的通路有脂肪酸、不饱和脂肪酸、角质、小檗碱和蜡质的生物合成,萜类、酮体、磷酸肌醇和甘油磷脂代谢等,而部分被注释到糖类代谢,亚麻酸代谢,a-亚麻酸代谢等通路的代谢物质前24 h上调,之后下调。     

脂多糖对奶山羊肝脏代谢组学的影响

【目的】探寻脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）影响奶山羊肝脏营养代谢的特征代谢物（生物标记物）,阐明LPS引起肝脏代谢障碍的机制。【方法】选择12-18月龄,体重24-28 kg的关中奶山羊15只,平均分为3组（每组5只）,分别为对照组（CTL）、低剂量LPS处理组（LPS-L）和高剂量LPS处理组（LPS-H）。LPS-L和LPS-H分别腹腔注射20、40 μg?kg^-1 BW 的LPS溶液,CTL注射等容量生理盐水。24 h后, LPS-L和LPS-H追加LPS溶液。48 h后,静脉采血,分离血浆和血清,检测血液相关生化指标;然后活体采集肝脏组织,液氮保存。肝脏组织冻干后,用氢核磁共振（¹H-nuclear magnetic resonance,¹H-NMR）技术检测肝脏组织代谢物,运用数据库对检测到的代谢物变量进行化合物种类鉴别,再用模式识别方法中的偏最小判别二乘分析法(partia1 1east squares discriminant analysis,PLS-DA) 筛选生物标记物。【结果】血清生化指标表明,LPS-L和LPS-H处理的谷丙转氨酶（ALT）、总胆红素（TBIL）水平较CTL显著升高(P<0.05);甘油三酯(TG)、非酯化脂肪酸（NEFA）、总胆固醇(TC)、高密度脂蛋白（HDL）、低密度脂蛋白(LDL)、白蛋白(ALB)和总蛋白(TP)的含量较CTL显著降低(P<0.05)。用¹H-NMR技术共检测到69种代谢物变量,包括氨基酸,醇类,糖类及其它代谢产物。PLS-DA分析发现,代谢物变量可将CTL、LPS-L与LPS-H组之间聚类区分,并找到9种组间差异显著的代谢物,这些代谢物主要与氨基酸、脂肪和碳水化合物等代谢途径相关,可作为肝脏在LPS诱导损伤状态下的标志物。【结论】LPS可显著影响奶山羊肝脏营养代谢,¹H-NMR代谢组学可以较为全面地检测到肝脏组织的代谢物,准确地筛选出差异代谢物,通过分析差异代谢物的代谢途径,阐明LPS引起肝脏代谢障碍的机理。     

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...     

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。     

不同产地都匀毛尖茶代谢组学研究

采用超高效液相色谱-四级杆串联飞行时间质谱法,对不同产地都匀毛尖茶的代谢物进行了定性、定量分析,在正离子和负离子模式下分别鉴定出237种和164种代谢物.通过主成分分析和正交偏最小二乘判别分析成功区分了都匀毛尖茶的3个主产地,并鉴定出6种显著差异代谢物,分别为咖啡碱、茶没食子素、表没食子儿茶素没食子酸酯、柠檬酸盐、表儿...     

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。