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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。 相似文献
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代谢组学在农产品营养品质检测分析中的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
科学检测和分析农产品营养品质对提升优质农产品的营养水平具有重要作用。由于农产品中营养成分组成复杂,已有的分析方法只能针对已知营养素的浓度、功能等进行分析,无法对农产品中存在的大量其他功能性活性物质进行分析鉴定。代谢组学技术通过高通量化学分析技术对生物样品中的小分子代谢产物进行定性和定量分析,在具有特殊营养功能的小分子物质分析中具有突出优势。代谢组学技术的引入,为农产品营养成分表征及差异性分析,产地溯源及真伪鉴别,生长储藏过程中营养成分变化规律揭示,营养功能成分作用机制研究等提供了新方法,也为膳食结构的优化调整提供了新策略。本文对代谢组学研究方法的新进展,包括样品制备、代谢物分析鉴定以及数据分析等进行了综述,总结了代谢组学技术在农产品营养成分表征及差异性分析、产地溯源及真伪鉴别、生长储藏过程中营养成分变化规律以及营养功能成分作用机制等方面的应用,旨在为我国农业高质量发展提供思路。在样品制备方法方面,首先通过快速改变样品所处的环境条件,如添加强酸、强碱或液氮冷冻等技术终止新陈代谢相关酶的活性。然后针对代谢物的极性,选择不同的提取溶剂,从而获得较高的提取率。在样品分析方法方面,核磁共振、色谱质谱和毛细管电泳质谱等技术得到了广泛地应用。其中,色谱质谱联用技术将色谱的有效分离和质谱的准确定量相结合,已经成为代谢组学中使用最广泛的分析技术。在数据处理及分析方面,无监督分析中的主成分分析和有监督分析中的正交偏最小二乘法–判别分析是目前应用最多的数据分析方法。通过通路分析软件的富集分析和拓扑分析,可以明确与代谢物差异相关性最高的代谢通路,对差异代谢产物的机制进行分析和解释。在农产品营养成分分析应用方面,通过对农产品中初生代谢产物及次生代谢产物进行全面表征,形成农产品独特的代谢指纹图谱,从而实现营养成分的差异性分析;通过非特定目标物的检测和无监督分析方法,实现不同产地农产品的组间差异鉴别和差异化合物筛选;通过农产品生长过程中关键成分的消长规律及合成机理分析,指导最佳收获期;通过体液代谢谱和生物标志物的检测,系统研究营养功能成分与生物体代谢之间的交互作用,为营养功能成分作用机制研究及膳食指导提供有价值的信息。 相似文献
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奶牛临床和亚临床酮病的血浆代谢组学研究 总被引：2，自引：2，他引：0
【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。 相似文献
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植物代谢物是人类食物和营养物质的重要来源。代谢组学是对生物体内代谢物进行定量和定性分析,研究代谢物合成和调控机制的一门新兴学科。基于代谢组的全基因组关联分析（metabolome-based genome-wide association study,mGWAS）是将代谢组数据作为表型,与基因型数据进行关联分析的一种方法。概述了近几年利用mGWAS技术在植物代谢调控网络研究、初生和次生代谢物的形成机制、代谢物在植物生长发育和胁迫应答中的作用,同时综述了mGWAS在代谢物相关候选基因的定位和调控营养、品质相关代谢通路的挖掘,为深入了解植物代谢物合成调控的遗传机制奠定基础。 相似文献
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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。 相似文献
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代谢组学是一门新兴的学科,与基因组学、蛋白质组学等共同构成系统生物学。近年来,代谢组学发展迅速,并在疾病诊断、生物医药研发、食品营养与科学、药理毒理学、环境科学、植物科学以及动物育种等众多领域均有应用。系统介绍了动物育种中小分子代谢物在遗传参数估计、品种（系）鉴定、重要经济性状鉴定、多组学关联分析以及动物疾病模型制备中的应用及最新研究进展,分析代谢组学研究中存在的问题。随着其研究方法的不断完善和优化,越来越多代谢物被人们所了解认识,在农用动物育种中代谢组学技术的研究逐渐增多,代谢组学必将成为动物育种的一种有力手段。 相似文献
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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。 相似文献
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XU YanYang YAO GuiXiao LIU PingXiang ZHAO Jie WANG XinLu SUN JunMao QIAN YongZhong 《中国农业科学》2019,52(18):3163-3176
Scientific evaluation of the nutrition and quality of agricultural products is essential for improving the nutrition level of agro-products. Because of the complex composition of nutrients in agro-products, the existing analytical methods can only analyze the concentration and function of known nutrients but cannot analyze and identify a large number of unknown functional substances. On the basis of high-throughput chemical analyses, metabolomics can qualitatively and quantitatively analyze endogenous and exogenous metabolites of biological samples. Therefore, metabolomics has outstanding advantages in the analysis of small molecular substances with special nutritional functions in agricultural products; it has advantages like providing new methods for the characterization and differential analysis of nutrient components, traceability and authenticity of identification, variation analysis of functional substances during growth and storage, and the effect mechanisms of functional components. It also provides new strategies for structural optimization of dietary requirements. In this paper, the recent advances in metabolomics research, including sample preparation, metabolite analysis, data processing, differential metabolite identification, and metabolic pathway analysis were reviewed. This work summed up the application of metabolomics in the characterization and difference analysis of metabolites, traceability and authenticity identification of origin, metabolite variation in the process of storage, and the evaluation of nutritional functions to provide theoretical bases and practical references for high-quality agricultural development in China. In the field of sample preparation, the activity of metabolism-related enzymes is first terminated by rapidly changing the environmental conditions, such as adding strong acid (alkali) or freezing in liquid nitrogen. Different extraction solvents are selected based on the polarities of the metabolites to obtain a higher extraction rate. In the field of sample analysis methods, technologies, such as nuclear magnetic resonance spectroscopy, chromatography mass spectrometry and capillary electrophoresis-mass spectrometry, have been widely used. Among them, the combination of chromatography and mass spectrometry has become the most commonly used analytical technique in metabolomics. In the field of data processing and analysis, principal component analysis and orthogonal partial least squares-discriminant analysis are the most common data analysis techniques. Through enrichment and topological analysis, the metabolic pathway with the highest correlation to differential metabolites can be identified, and the reason of differential metabolites can be explained and analyzed. In the field of evaluation of nutrition and quality of agricultural products, through the comprehensive characterization of primary metabolites and secondary metabolites in agricultural products, unique fingerprints of agricultural products are established and used for differential analysis, whereas through non-specific target analysis and unsupervised analysis methods, differences between groups and relating metabolites can be identified. Via concentration analysis of key components in the growth process of agricultural products, the best harvest periods can be provided. Interaction studies between functional components and metabolism of organisms based on the detection of humoral metabolism and biomarkers can provide valuable information for dietary guidance. 相似文献
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糖、有机酸和芳香物质的组分及其含量是组成果实品质的重要经济生物学性状,对果实的口感和风味有重要影响。采用气相色谱-质谱联用技术,对砀山酥梨成熟期果实主要品质特征成分进行检测和分析,探索并建立酥梨果实代谢谱分析中样品制备、检测以及数据处理的相关技术和方法。方法学考察结果表明,该方法具有良好的精密度、稳定性和重现性。酥梨有机相提取物的定性分析结果显示,其主要代谢物包括碳氢化合物、醇类、醛类、酮类、挥发酸类、酯类等;水相提取物的主要代谢物为糖类、糖醇、有机酸类等。本研究建立的酥梨果实主要品质特征成分的代谢谱分析技术平台,将为进一步开展酥梨果实品质相关的代谢组学研究提供实验依据。 相似文献
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基于代谢组学的‘云抗10号’晒青茶加工过程代谢物变化 总被引：3，自引：0，他引：3
【目的】基于代谢组学的超高相液相色谱/质谱（LC-MS）联用技术探究云南大叶种‘云抗10号’晒青茶加工过程中代谢产物的变化,发现影响晒青茶品质形成的标志性代谢物,并进一步研究这些物质的变化路径,为了解云南晒青茶品质形成机理奠定基础。【方法】在制作‘云抗10号’晒青茶过程中,取‘云抗10号’鲜叶、揉捻叶、晒青叶各3组。样品经预处理后,运用LC-MS检测3组样品中的代谢产物,利用质谱数据库对其定性。运用多元统计方法主成分分析（principal component analysis,PCA）和偏最小二乘判别分析（partial least squares discriminant analysis,PLS-DA）对3组样品检测数据进行分析。通过PLS-DA方法筛选差异显著的代谢物。【结果】建立了‘云抗10号’鲜叶、揉捻叶和晒青叶的代谢物谱的LC/MS分析方法,将代谢组数据进行主成分分析和偏最小二乘法判别分析,并将3组样品聚类区分。并用LC-MS技术对‘云抗10号’晒青茶及在制茶进行检测,结合多元统计分析,在鲜叶、揉捻叶、晒青叶之间发现差异代谢物701种,揉捻叶与鲜叶的差异显著代谢物116种,晒青叶与鲜叶的差异显著代谢物158种,晒青叶与揉捻叶的差异显著代谢物48种。比对KEGG与MWDB数据库分析代谢物,这些代谢物主要与氨基酸及其衍生物代谢、多酚物质代谢等代谢途径有关。【结论】利用LC-MS技术可以有效地对鲜叶组、揉捻叶组与晒青叶组进行区分,证明代谢组学技术在一定程度上可以揭示晒青毛茶在加工过程中内含代谢物的化学变化规律。研究发现的晒青毛茶品质形成关键代谢物,可为晒青品质的评价指标体系建立提供理论依据。 相似文献
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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。 相似文献
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【目的】西瓜是一种广受欢迎的夏季水果,籽用西瓜（籽瓜）、黏籽西瓜和普通西瓜是3种重要的栽培类型,但对其果实中代谢物全面鉴定的研究很少,比较这3种西瓜果实的代谢组学差异,为明确驯化改良对不同类型西瓜代谢组的影响提供新见解。【方法】试验以5份籽用西瓜、5份黏籽西瓜和6份普通西瓜为材料,对成熟期果肉进行广泛靶向代谢组学检测,采用SIMCA-P、MetaboAnalyst 5.0、Origin等软件对代谢组数据进行分析。【结果】LC-MS分析共检测到323种代谢物,包括51种氨基酸及其衍生物、21种核苷酸及其衍生物、14种碳水化合物、32种有机酸、52种脂质、36种类黄酮、32种羟基肉桂酰衍生物等。PCA和聚类分析显示,籽用西瓜和黏籽西瓜的代谢组学轮廓差异较小,籽用西瓜的代谢组轮廓介于黏籽西瓜和普通西瓜之间。对分类贡献率较大的代谢物是蔗糖、柠檬酸、L-谷氨酸、L-苏氨酸、葫芦素类、香草酸糖苷异构体、脂质类等。聚类热图分析显示黏籽西瓜中特有的代谢物是葫芦素及其衍生物等,籽用西瓜中的绿原酸、LysoPE脂质类等化合物含量较高,普通西瓜中的糖类、精氨酸、阿魏酸及C18-2和C18-3不饱和脂肪酸等物质含量较高。比较分析共鉴定出156种差异代谢物,籽用西瓜与黏籽西瓜的主要差异代谢物有对香豆醛、阿魏酸、肉桂酸、蔗糖、葫芦素D O-葡萄糖苷、葫芦素E异构体、牡荆素、松柏醇等。籽用西瓜与普通西瓜的主要差异代谢物有脂质类、类黄酮类、有机酸类和糖类等。随着作物进化的程度增加,营养类代谢物质含量增加,抗性相关的代谢物质含量减少。【结论】籽用西瓜和黏籽西瓜的果实代谢组差异比籽用西瓜和普通西瓜的差异小,籽用西瓜的代谢轮廓介于黏籽西瓜和普通西瓜之间。除了表型和基因组差异外,代谢组差异也可以作为区分品种的重要依据。本研究首次在代谢组学水平比较了3种类型西瓜果实的差异,对深入理解西瓜种质资源,培育保健型西瓜新品种有重要的指导意义。 相似文献
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旨在从非靶向代谢组学角度分析番鸭产蛋前期和产蛋期肝脏代谢物谱的差异,选用开产前22周(TT组)和产蛋期40周(FT组)番鸭各12羽作为研究对象,采用超高效液相色谱-电喷雾质谱(UPLC-MS)非靶向代谢组学技术获得24个产蛋前后肝脏代谢物图谱,根据变量权重值(VIP)和独立样本T检验筛选出差异代谢物并作通路富集分析。结果表明,与TT组相比,在FT组筛选出的324种差异代谢物中,156种代谢物丰度均显著上调(P<0.05),168种代谢物丰度均显著下调(P<0.05);脂类及类脂分子和有机酸及其衍生物这2类代谢物数量在上调差异代谢物中分别占19.87%和21.79%,在下调差异代谢物中分别占41.07%和13.1%;通路富集获得17个代谢通路且均显著差异(P<0.05),主要为氨基酸代谢、甘油磷脂代谢、核苷酸代谢和维生素代谢等,其中9个通路为氨基酸代谢通路。除叶酸一碳库、半胱氨酸与蛋氨酸代谢、嘌呤代谢、赖氨酸降解和谷胱甘肽代谢通路下调外,其他12个通路均显著上调(P<0.05),谷胱甘肽和半胱氨酸丰度显著下调(P<0.05),胆碱丰度显著上调(P<0.05)。综上,非靶向代谢组学分析揭示,产蛋期肝脏中脂类及类脂分子和有机酸及其衍生物等高度富集;氨基酸、嘧啶、氨基糖和核苷糖等代谢增加为卵黄前体物合成提供原料。 相似文献