代谢组学-植物病理学研究有力的生物分析工具

 代谢组学与基因组学、转录组学、蛋白组学共同构成系统生物学。代谢组学作为连接基因、蛋白与表型的重要桥梁,正逐步被应用于植物病理学研究的各领域。本文系统综述了代谢组学在植物侵染性病害的病原学、病害诊断、病原与寄主互作、植物抗病性、植物非侵染性病害和杀菌剂作用机制等领域应用的最新进展。将为采用代谢组学手段深入揭示生物或非生物因素作用下植物病害的发生规律、植物自身的防御机制以及外源药物的防病机理提供有益借鉴。代谢组学将通过解析生物标志物或代谢途径为生物表型相关蛋白功能的研究提供重要参考。     

丝状真菌代谢组学研究方法进展

代谢组学研究的是生物体系受到内在和外在因素刺激产生的内源性代谢变化。近年来,随着代谢组学在病原真菌致病机理、真菌与植物互作以及新型生物活性物质开发研究领域的应用,真菌代谢组学越来越受到国内外的重视,同时也取得了较大的进展。由于丝状真菌类型和研究目的的差异,其研究方法不尽相同。本文主要综述近年来国内外丝状真菌代谢组学分析方法的研究进展,从丝状真菌样品制备、代谢物鉴定、数据分析、生物标志物发掘、代谢通路方面进行概述,以期为该领域研究者提供参考,进一步推进代谢组学在真菌研究领域中的应用。     

蛋白质组学和代谢组学在杂草领域的研究进展

随着多组学技术的发展,蛋白质组学和代谢组学在杂草领域中的应用已是国内外研究热点。简述蛋白质组学和代谢组学的基本概念;概述蛋白质组学和代谢组学技术研究现状;介绍多组学联合分析的研究策略;论述蛋白质组学和代谢组学在杂草学领域的研究价值及研究现状;并探讨了目前研究中存在的问题及今后研究的主要方向。旨在为今后蛋白质组学和代谢组学在杂草领域的研究提供参考。     

不同品质青稞种子的广泛靶向代谢组学研究

通过测定蛋白质、淀粉、β-葡聚糖和γ-氨基丁酸等品质指标含量，从81个西藏青稞种质资源中挑选出3种不同品质级别的青稞：品质较好的为比如青稞，品质中等的为曲水青稞，品质较差的为巴日白青稞，利用LC-MS/MS对不同品质的青稞种子中代谢物的变化进行研究。结果表明：比如青稞和巴日白青稞（56个代谢物上调，206个下调）、比如青稞和曲水青稞（179个上调，82个下调）、曲水青稞和巴日白青稞（58个上调，240个下调）差异表达显著的代谢物总数分别为262、261、298。差异倍数分析发现，和巴日白青稞相比，比如青稞上调的代谢物主要是酚酸类物质；和曲水青稞相比，比如青稞上调的代谢物主要是花青素类物质；和巴日白青稞相比，曲水青稞上调的代谢物主要是黄酮碳糖苷类物质。代谢通路富集分析结果表明，和品质较差的青稞相比，品质较好青稞的差异代谢物共富集在65条代谢通路上，主要是氨基酸的生物合成、氨酰生物合成、类黄酮生物合成等通路富集显著。和品质中等的青稞相比，品质较好青稞上调的差异代谢物共富集在65条代谢通路上，主要是氨基酸的生物合成、氨酰生物合成和2-氧代环戊烷羧酸甲酯代谢等通路显著富集；和品质较差的青稞相比，品质中等青稞的差异代谢物共富集在61条代谢通路上，主要是黄酮和黄酮醇的生物合成、嘌呤代谢、嘧啶代谢、氨酰生物合成。     

基于非靶标代谢组学分析拜赖青霉菌株47M-1的抑菌活性成分

拜赖青霉Penicillium bilaiae菌株47M-1对多种芝麻病原真菌具有显著的抑制作用,为了分析该菌株产生的抑菌活性物质,本研究使用液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）技术,检测菌株47M-1培养48、96和144h时的代谢物,并分析上调差异代谢物在HMDB数据库的分类情况和KEGG代谢通路富集情况,进一步锁定潜在的活性代谢物,进行聚类分析,并验证部分上调代谢物的抑菌活性。经代谢组学数据分析,筛选出105种上调差异代谢物,上调差异代谢物在苯丙素和聚酮类化合物超类中富集最多。KEGG代谢通路富集分析结果表明,上调差异代谢物主要富集在代谢途径、辅因子生物合成、嘌呤代谢、氨基酸生物合成和ABC转运体等通路。通过含药平板法对部分上调差异代谢物的抑菌活性进行验证,其中柚皮素、原儿茶酸、D-(-)-奎宁酸、橙皮素、3-(3-羟基苯基)丙酸、3, 4-二羟苯基丙酸、4’, 5, 7-三羟黄烷酮、迷迭香酸、佛手苷内酯和圣草酚,对芝麻病原真菌具有良好的抑菌活性。本研究明确了菌株47M-1产生的潜在抑菌活性代谢物的主要类群和关键代谢通路,并验证了部分上调差异代谢物的抑菌活性,为菌株47M-1的进...     

代谢组学在毒理学研究中的应用

农药在全球范围内广泛使用,然而其毒性效应对人类以及环境中的非靶标生物构成了严重威胁。传统的评价方法观察指标有限,评价效率低,且灵敏度不足,不能完全满足当前的评价需求。代谢组学作为一种新型研究手段,从整体水平上研究生命体代谢活动和状态,具有评价全面,评价效率高,灵敏度高等优点,现已广泛应用于农药环境毒理学研究中。本文拟从代谢组学研究进展以及其在农药环境毒理领域的应用进行回顾性综述。     

低温胁迫下冬油菜陇油7号根部代谢组学分析

为了解白菜型冬油菜陇油7号超强抗寒生理机制,采用液相色谱质谱(LC-MS)分析了低温胁迫条件下陇油7号根部代谢组学变化。KEGG富集分析发现,变化显著的代谢通路为:果糖和甘露糖代谢、淀粉和蔗糖代谢、花生四烯酸代谢、苯丙氨酸代谢、甘油磷脂代谢、半乳糖代谢、α-亚麻酸代谢、氨基酸生物合成、精氨酸和脯氨酸代谢以及半胱氨酸和蛋氨酸代谢。糖类、氨基酸、甘油磷酰胆碱、黄酮、6种磷脂(PG、PC、PE、PI、PS和PA)等均得到鉴定,其中糖(除鼠李糖外)、赖氨酸-缬氨酸、脯氨酸-色氨酸和黄酮在低温处理后差异倍数均大于1.2,磷脂中PC在低温胁迫时增加,PC(13∶0/0∶0)亚类差异倍数最高,为5.295,PE和PS在低温胁迫后下降,差异倍数0.528～0.740,PI、PA和PG类的变化因亚类而异。     

寄生蜂转录组学研究进展

寄生蜂与其寄主昆虫之间存在着复杂的制约关系,在农林害虫生物防治中极为重要,是极具开发前景的一类昆虫.转录组可以反映特定状态下基因的表达模式.转录组测序给寄生蜂等非模式生物的研究带来了机遇.本文在检索寄生蜂转录组序列文献报道的基础上,针对寄生蜂转录组的测序现状和初步应用进行了分析和总结,涉及寄生蜂化学感受基因的鉴定,寄生...     

假单胞菌代谢产物藤黄绿菌素化学结构、生物合成途径、调控机制及应用研究进展

藤黄绿菌素(pyoluteorin,Plt)是假单胞菌产生的次级代谢产物,具有广谱抑菌活性.本文系统介绍了Plt产生菌、化学结构、生物合成途径及其调控机制等方面的研究进展.在此基础上,总结了构建高产Plt工程菌株的策略和成果.最后,展望了Plt成为新型代谢产物农药的潜力和未来的研究方向.     

基于植物代谢组学和昆虫肠道细菌分析光肩星天牛的寄主适应性

为探究光肩星天牛Anoplophora glabripennis对传统抗性树种白蜡的适应性机制,利用代谢组学分析不同白蜡品种木质部次生代谢产物,利用16S rRNA测序技术对取食白蜡后的光肩星天牛肠道细菌群落组成进行检测,并采用Pearson方法分析两者的相关性。结果表明,在洋白蜡Fraxinuspennsylvanica和中国白蜡F. chinensis木质部中共筛选出27类抗虫性差异代谢产物,其中黄酮苷、双黄酮及多黄酮、简单酚类、香豆素及其衍生物和木质素苷在中国白蜡中含量较丰富;而2-芳基苯并呋喃类黄酮、阿朴啡类、麦角林及其衍生物和有机氮化合物在洋白蜡中占优。光肩星天牛取食洋白蜡和中国白蜡2种寄主后肠道细菌群落组成存在明显差异,优势菌门分别为变形菌门和厚壁菌门;优势菌属分别为拉乌尔菌属Raoultella（55.79%）和乳球菌属Lactococcus（57.52%）;筛选到21个差异菌属,其中13个菌属在中国白蜡中的相对丰度显著高于洋白蜡。相关性分析结果表明,尽管类黄酮、简单酚类、香豆素及其衍生物和木质素苷等酚类化合物在中国白蜡中含量更高,但取食中国白蜡后光肩星天牛肠道内一方面存在优势菌群参与代谢上述物质,如肠球菌属Enterococcus、拉乌尔菌属对类黄酮和木质素苷的代谢;另一方面中国白蜡通过一些特异菌属和共有菌属的增殖参与代谢,如乳杆菌属Lacto-bacillus和放线菌属Actinomycetes对类黄酮、乳球菌属对简单酚类、鞘氨醇杆菌属 Sphingobacterium对香豆素及其衍生物、放线菌属和肠球菌属对木质素苷的代谢。生物碱在中国白蜡中的含量低于洋白蜡,未发现特殊菌属降解该类物质。推测相对于洋白蜡,取食中国白蜡后光肩星天牛肠道菌群更具特异性和多样化,可以帮助光肩星天牛快速代谢相关次生物质,顺利完成其在中国白蜡上的生活史。     

棉铃虫性信息素生物合成研究进展

性信息素是昆虫两性通讯的化学信号, 在物种繁衍中担当着重要的角色。以性信息素为基础的害虫诱杀和交配干扰等防治手段具有灵敏度高、选择性强、对天敌安全、不污染环境等优点, 在害虫综合治理和绿色防控体系应用中深受青睐。棉铃虫 Helicoverpa armigera 是一种世界性农业害虫, 具有适应能力强和寄主广泛的特点, 条件适宜时常大面积暴发成灾。以棉铃虫为代表的醛类性信息素的生物合成和调控过程, 是目前研究较早也较为透彻的一类性信息素。本研究概述了棉铃虫性信息素的组分和功能, 生物合成时的信号转导途径和调控机制, 以及性信息素前体的生成和特异性组分的碳链修饰过程, 并总结了当前研究的不足, 旨在为今后的基础研究和生产应用提供指导。     

Effect of alachlor on Avena seedlings: Inhibition of growth and interaction with gibberellic acid and indoleacetic acid

The growth of Avena seedlings grown in sand was found to be inhibited by alachlor with the time of onset of inhibition after treatment being a function of herbicide concentration. There was a 12 hr lag period following a subirrigation with 2.5 × 10^?4M alachlor before growth inhibition could be detected. This lag period may be due to uptake and translocation of alachlor from the roots to the site of inhibition or to the exhaustion of certain growth-limiting substance(s) whose biosynthesis is inhibited by alachlor. Additions of gibberellic acid by subirrigation simultaneously with alachlor or after alachlor treatment did not prevent growth inhibition. However, treatment with 10^?3M gibberellic acid 24 hr prior to alachlor treatment overcame the alachlor inhibition. On the other hand, in contrast to gibberellic acid, indoleacetic acid did not prevent inhibition by alachlor.     

脱落酸受体调控剂分子设计的研究进展

非生物胁迫会严重影响植物的生长发育,危害农业生产。脱落酸(abscisic acid,ABA)可以调控植物生长发育和提高植物的胁迫抗逆能力,能够有效缓解这一问题。但ABA存在代谢的不稳定性、易反式异构化等缺陷制约其应用。而ABA受体调控剂具有与ABA类似的生理调控功能,因此研究和开发ABA受体调控剂具有重要的意义。近些年研究者们相继设计了多个ABA受体调控剂,而关于ABA受体调控剂分子设计的全面总结鲜少报道。该文首先对ABA受体蛋白的发现及信号传导机制进行讨论,同时对现有的ABA受体调控剂的分子设计方法进行综述并介绍了其对调控植物表型的影响,最后讨论了ABA受体调控剂目前存在的问题,以期为进一步探索ABA受体调控剂的生物合理设计提供借鉴和参考。     

Herbicides inhibiting branched-chain amino acid biosynthesis

Herbicides inhibiting branched-chain amino acid biosynthesis represent a signal advance in crop protection chemistry, with implications for both practical weed control and basic agricultural science. In practical terms, at least 20 different active ingredients are currently marketed or are in development, and more may be expected. They offer selectivity in virtually every major crop, unprecedented low use rates, and inherently selective toxicity to plants. In scientific terms, the research behind these compounds shows modern agricultural chemistry at its best. Synthesis has been integrated with other disciplines to understand and rapidly optimize properties. In the process, basic knowledge has been gained in chemistry, biochemistry, and strategies for finding new agrochemicals. This issue provides the first unified, interdisciplinary overview of the three major classes of inhibitors–sulfonylureas, imidazolinones, and triazolopyrimidines. The following introductory note explores some implications of this research.     

真菌病毒的研究进展

真菌病毒是一类感染真菌和卵菌并在其中复制的病毒,普遍存在于各大类群的真菌和卵菌中。本文从真菌病毒的定义、分类、传播、检测技术、起源与进化、对寄主真菌(卵菌)的影响、与寄主真菌(卵菌)的分子互作及其在植物病害生物防治上的应用等方面对真菌病毒的研究概况进行了综述。旨在在全面了解真菌病毒研究进展的基础上,为真菌病毒的利用和将来深入研究提供参考。     

Biochemical and histological effects of gibberellic acid on Locusta migratoria migratoria fifth instar larvae

Experiments were conducted to assess the effect of gibberellic acid (GA₃), a plant growth regulator, on Locusta migratoria migratoria fifth instar larvae. Newly emerged larvae were exposed to various concentrations of GA₃ administered by topical application or by forced ingestion. Results showed that treated insects exhibited toxic symptoms with a dose-dependent mortality. GA₃ toxicity was also demonstrated by perturbation of the moult processes. In fact, we noted that treated insects present exuviations difficulties due to the impossibility to reject the old integuments causing mortality in the 5th instar larvae. Histological study of proventriculus revealed alterations in the epithelial cells and absence of apolysis phenomenon. Data also showed that GA₃ induced significant quantitative variation of haemolymph metabolites. These changes result in a significant decrease in the total concentration of proteins and carbohydrates and an increase in the total concentration of haemolymph lipids.     

应用于无标记质谱定量分析的生物信息学软件研究进展

在过去的10年间,伴随着蛋白质组学定量质谱实验技术的发展,产生了大量相应的数据处理手段。本文阐述了定量质谱的主要实验手段及其原理,介绍了不同无标记质谱数据分析软件的特点及其用途,并列举已有的常用定量质谱数据分析软件类型。本综述对研究人员更好地寻找适合实验目的的计算机软件以及编写新型数据分析软件具有一定的参考价值。     

植物源杀虫剂研究进展

从植物源杀虫剂作用的特异性、作用机理、对非靶标生物的安全性以及害虫对植物源杀虫剂的抗性等方面介绍了植物源杀虫剂领域新的研究进展,并对该领域新的研究方向做了介绍,对植物源杀虫剂在未来的发展做了展望。     

甘蔗锈病研究进展

甘蔗锈病是甘蔗上的重要病害之一,近年来在我国的为害有逐年扩大和加重的趋势。为此,综述了甘蔗锈病的分布与为害、症状类型与特点、病原种类与特征及其系统发育学、病害发生规律、预测预报及综合防治方面的最新研究进展,并提出了今后研究的方向。