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...     

基于非靶向代谢组学研究邻苯二甲酸二丁酯对菜心代谢产物组成的影响

为研究邻苯二甲酸二丁酯（di-n-butyl phthalate,DBP）胁迫对菜心代谢产物组成的影响,本文基于非靶向代谢组学,通过主成分分析、偏最小二乘判别分析等多元统计分析方法,对DBP胁迫下菜心不同组织代谢产物的差异及其关键通路进行研究。结果发现：不同DBP浓度胁迫下菜心不同组织存在明显差异的代谢产物有105种,主要分布在36条代谢途径中。P<0.05的代谢途径有3条,即色氨酸代谢（Tryptophan metabolism）、苯丙氨酸代谢（Phenylalanine metabolism）和丁酸代谢（Butanoate metabolism）。研究表明,基于非靶向代谢组学可直观反映DBP对菜心代谢产物组成的影响,为后续开发农作物关键通路上的靶向化学调控剂提供科学依据。     

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。     

骨碎补大棚栽培品与野生品的广靶代谢组学比较分析

【目的】骨碎补是一种多年生传统中药材,目前药材原料多来源于野生采集,鲜见有人工栽培的报 道。因过度采集,骨碎补野生资源破坏严重,导致药材资源锐减,人工种植成为必然趋势。在探索骨碎补设施大棚 栽培技术的基础上,利用代谢组学技术开展大棚栽培药材与野生药材的靶向代谢组学比较研究,探讨栽培品与野生 品主要代谢产物的差异,为骨碎补人工栽培技术推广提供依据。【方法】以骨碎补基源植物槲蕨为研究对象,采用 UPLC-MS/MS 分析技术对比分析设施大棚栽培 3 年的槲蕨根茎与其野生根茎之间的差异代谢物,并开展差异代谢物 富集通路分析。【结果】从两种药材检测到的 749 种代谢物中筛选到 100 种差异代谢物,且与野生品相比,大棚栽 培品中有 58 种代谢物含量上调、42 种含量下调。这些差异代谢物主要包括黄酮类化合物、有机酸、氨基酸及其衍 生物、酚酸类、生物碱、游离脂肪酸等。在大棚栽培品中,黄酮醇、黄酮碳糖苷、糖及糖类代谢物含量全部上调; 而在野生品中,氨基酸及衍生物、酚酸类、溶血磷脂酰胆碱和花青素类代谢物含量上调幅度较大。通路富集分析结 果显示,100 个差异代谢物共注释到 47 条代谢通路,其中显著富集的有维生素 B6 代谢、芪类化合物生物合成、二 芳基庚烷生物合成、姜酚的生物合成、黄酮和黄酮醇生物合成、半胱氨酸代谢、蛋氨酸代谢、花青素生物合成、氨 酰基 tRNA 生物合成等途径。【结论】大棚栽培的骨碎补,其黄酮醇、黄酮碳糖苷、糖及糖类代谢物化合物含量显 著高于野生品,因总黄酮被公认为主要药效成分,因此大棚栽培的骨碎补比野生品具有主效成分优势,可为骨碎补 规模化设施栽培或人工栽培提供科学依据。     

整合多个组学(omics)分析植物代谢产物及其功能

对生物体在体内生命过程中产生的一系列代谢产物做全面分析将有助于揭示生物基因型和表型之间的联系。代谢组学是应用"组学",包括基因组学、转录组学和蛋白质组学,综合分析代谢产物的方法;通过使用先进的分析技术结合应用新一代测序和统计学方法来提取信息,对数据诠释,实现细胞代谢物识别和量化,从而理解生物体对环境刺激或基因干扰的生物学反应。今简介代谢组学的数据库资源及研究方法,并以最近3～5年的应用实例来诠释植物代谢组学最新进展,包括植物在非生物胁迫下的响应及代谢谱的变化,诱发突变和转基因事件对代谢谱的影响,代谢产物的鉴定及其进化。     

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-...     

基于代谢组学分析桃胶中酚类化合物含量及抗氧化活性

为深入了解桃胶的营养价值,首先分析了5种不同颜色桃胶提取液中总酚含量及抗氧化活性差异,然后基于高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱(LC-QTOF-MS)和高效液相色谱串联质谱(LC-MS)的代谢组学方法对桃胶提取液中的酚类物质进行定性定量分析.结果表明,不同颜色桃胶提取液中总酚含量和抗氧化活性存在明显差异,颜色越深总酚含...     

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...     

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。     

龙岩鲜烟叶特征香气成分前体物代谢组学的通路分析

为了探讨龙岩鲜烟叶特征香气成分代谢前体物生物合成过程中的代谢组学通路,采用主成分分析和逐步回归分析双重筛选的方法,筛选龙岩鲜烟叶特征代谢谱;根据KEGG分析信号通路、分子注释、相关酶和生化反应等相关性质,利用Metabo Analyst网络软件可视化代谢产物路径。结果表明,5个代谢产物参与了11条代谢路径,其中类胡萝卜素生物合成和氨酰基t RNA生物合成通路的影响值(P0.05)。因此,龙岩特征香气成分前体物的生物合成过程与类胡萝卜素生物合成和氨酰基t RNA生物合成通路密切相关。     

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。     

基于UPLC-MS/MS对犏牛肌肉代谢组的定量分析

为全面探讨西藏犏牛肉的营养组成,基于UPLC-MS/MS代谢组学技术对犏牛背最长肌样品的代谢物进行定性、定量分析.结果显示:从犏牛肌肉组织样品中共鉴定到415种代谢物,按其特性分为氨基酸及其代谢物、肉碱等31类.其中,氨基酸及其代谢物有82种,相对含量约为22.80％;肉碱类有5种,相对含量约为17.60％;有机酸及其...     

猴樟根系适应碱胁迫的代谢组学分析

为阐明猴樟适应碱胁迫的代谢机制,培育耐碱品种,扩大推广面积,采用液相色谱-质谱对碱胁迫的猴樟根系差异代谢产物和代谢通路进行研究,分析猴樟适应碱胁迫的代谢机制。结果表明：碱胁迫时,差异代谢物主要包括生物碱类、聚酮类、有机酸类、核酸、苯丙素类、脂类、抗生素和萜类;京都基因与基因组百科全书(KEGG)和差异丰度得分结果显示,当碱胁迫处理6 h时,差异代谢物KEGG通路中大部分显著下调或趋于下调,只有脂肪酸生物合成和丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢通路显著上调,托烷、哌啶和吡啶生物碱的生物合成通路、嘧啶代谢通路、磷酸转移酶系统通路和苯丙烷生物合成通路趋于上调;当碱胁迫处理48 h时,差异代谢物KEGG通路中只有半乳糖代谢通路和黄酮类生物合成通路趋于上调,其他通路均显著下调或趋于下调。因此,猴樟通过提高氨基酸、糖类、有机酸和生物碱的质量分数适应初期碱胁迫,通过抗氧化活性抵抗后期碱胁迫。     

扑草净胁迫下香根草叶片的代谢组学研究

为了解香根草在扑草净胁迫下植物体内的代谢应答机制,采用广泛靶向代谢组技术,研究了香根草在5 mg/L扑草净胁迫下叶片中代谢产物的变化情况。结果表明：在扑草净胁迫5 d时,与对照相比,差异代谢物总量为121个;胁迫10 d时与对照和5 d相比,差异代谢物数量分别151、48个。在胁迫过程中差异代谢物下调较多的是黄酮类、生物碱和脂质,上调数量较多是核苷酸及其衍生物、生物碱和其他类（如微生物、糖、醇类）;丙酮酸、茉莉酸、五羟色胺等物质推测在抗逆过程中起主要作用,其中茉莉酸可能在胁迫后期起到防御信号终止的作用;游离氨基酸下调的数量要高于上调的数量。从代谢通路上看,精氨酸和脯氨酸代谢和植物激素信号转导在叶片抵御扑草净胁迫中起主要作用。     

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。     

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。     

基于非靶向代谢组学分析长孢假单隔孢侵染对羊肚菌代谢的影响

以羊肚菌子实体为试材,利用非靶向代谢组学、样本相关性分析、偏最小二乘法判别分析、聚类分析和KEGG富集分析等方法,研究了羊肚菌白霉病在不同侵染阶段中的代谢物差异。结果表明：不同时期羊肚菌受到侵染的代谢物存在较大差异,共鉴定出395种代谢物,大部分代谢化合物不存在显著差异,其中在M1与M2、M1与M3样本中分别检测到81和146个差异代谢物。此外,KEGG主要富集到全局地图和总览图、氨基酸代谢、辅因子和维生素代谢及核苷酸代谢等代谢途径;HMDB主要富集到有机酸及其衍生物、脂质和类脂质类、有机杂环化合物、苯甲酸酯类等代谢途径。     

基于LC/Q-TOF MS的芽胞杆菌代谢组学分析方法

建立了基于LC/Q-TOF MS的代谢组学方法,对不同种的芽胞杆菌进行分析,获得具有显著差异性的潜在代谢标记物,并采用分层聚类和PCA数据处理方法对各芽胞杆菌进行分类,建立PLS-DA预测模型。结果表明,不同的芽胞杆菌种间具有显著性差异,该方法可从代谢水平上对芽胞杆菌种属进行分类,为芽胞杆菌的分类提供了一种新的技术手段。