生物组学在污染环境微生物修复研究中的应用

随着分子生物学、生物信息学和各种理化检测技术的发展,特别是人类基因组计划成功实施以来,基因组学研究取得了重大突破与进展。而包括转录组学、蛋白组学和代谢组学在内的后基因组学也相继出现,并被广泛应用在环境微生物学的各个研究领域。本文主要概述了当前基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学在污染环境生物修复研究中的最新研究进展,分析比较了各组学的优势与不足,同时结合本课题组的主要研究方向探讨了各生物组学在赤潮生消过程和有机污染物降解机理等研究中的应用。     

代谢组学技术及其在毒理学研究领域中的应用

代谢组学是近几年发展起来的对某一生物或细胞所有低分子量代谢产物进行定性和定量分析的一门新学科,其研究对象主要是生物体液,研究手段主要是核磁共振和质谱。简要综述了代谢组学的概念、代谢组学在毒理学研究领域中的应用、当前代谢组学研究中存在的问题及今后的发展趋势,并探讨了代谢组学在研究毒物作用机制、药物的临床前安全性评价、确定毒物作用靶器官及器官特异性新的生物标志物中的实际应用。     

代谢组学在乳酸菌研究中的应用

代谢组学是系统生物学的重要分支,因其高效、高通量等特点而广泛应用于食品科学、药物学等研究领域。本文概述了代谢组学的分离和检测技术,综述了代谢组学在乳酸菌鉴定、发酵调控、肠道菌群研究等方面中的应用,对代谢组学在乳酸菌研究中潜在的问题和未来发展趋势进行了讨论,期望为代谢组学在食品工业微生物中的应用提供参考。     

代谢组学与营养学研究

代谢组学(metabonomics)是近几年来基于核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)、质谱(mass spectrometry,MS)和高效液相色谱(HPLC)等发展起来的一种新的"组学"技术,是通过分析生物体液及组织中所有小分子物质来研究有机体内物质代谢规律和健康状况的一门学科。代谢组学在功能基因组学、病理生理学、药理毒理学和营养学等方面有着广泛的应用前景。本文综述了代谢组学的研究进展和在营养学方面的应用。     

代谢物组学在医药研究中的成功实践

代谢物组学作为后基因时代的一种全新的组学技术。其主要以现代系统生物学为理论基础,以生物体液为研究对象,以现代谱学分析理论和生物样品制备方法为技术支撑,集中生物体内低分子量化学组分进行全息分析和海量数据挖掘,最终明晰机体生物学变化的本质。代谢物组学在功能基因组学、病理生理学、药理毒理学等方面都有着广泛的应用前景。本文以代谢物组学概念化的提出为切入点,着眼于代谢物组学的宽口径应用领域,重点概述代谢物组学在医药领域的成功实践,并对代谢物组学的未来发展做初步构想代谢物组学在功能基因组学、病理生理学、药理毒理学等方面都有着广泛的应用前景。     

代谢组学在家养动物遗传育种中的应用

代谢组学是使用分析化学技术对生物样品(如乳液、血浆、血清等)中的大量小分子代谢物进行全面鉴定和定量分析,已经广泛应用于生物医学、营养学、作物学和畜牧学研究中。最初,代谢组学主要应用于畜牧生产中的非遗传学研究。目前,随着生理基因组学、生理遗传学研究的增多,越来越多的研究者开始利用代谢组学的技术和方法开展动物遗传育种研究。本文综述了代谢组学检测技术与平台特点及代谢组学在动物遗传学与基因组中的应用,着重总结了动物代谢分子遗传参数估计、品系(品种)间代谢图谱差异、代谢组全基因组关联分析、筛选影响重要经济性状的生物标记等领域的研究进展,讨论了代谢组学研究还需亟待解决的问题。本文通过综述代谢组学在动物育种中的研究进展,旨在为进一步利用代谢组学技术开展动物重要经济性状的遗传基础研究提供参考。     

高通量转录组在园艺植物色素代谢中的研究进展

色素代谢是园艺植物中最为重要的研究领域之一,目前相关研究主要集中在花青素代谢和类胡萝卜素代谢上,其决定园艺植物的品质性状和观赏性状。利用转录组学技术,可以从转录组水平上揭示园艺植物色素代谢的分子机理。综述了转录组学在主要果树、蔬菜和观赏植物的色素节点分离、分支代谢、新基因分离、调控机制及环境对色素代谢影响方面的主要研究进展,分析了目前应用中存在的问题,并展望了转录组学在园艺植物色素代谢中的发展前景,以期为利用高通量测序技术分析色素代谢机制、分离关键基因并应用于园艺作物品质定向育种提供参考。     

代谢组学技术在水产动物疾病研究中的应用

代谢组学是定量描述生物内源性代谢物质的整体及其对内因和外因变化应答规律的的一门新学科。近年来,代谢组学技术在水产动物疾病中的研究备受关注,特别是为感染性疾病发生机制及防控研究提供了一种新的手段。本文介绍了代谢组学技术及其在水产动物研究中的应用,包括代谢组学技术在水产动物感染性疾病、细菌耐药及环境应激等方面应用进行综述,分析了代谢组学在水产动物疾病研究中面临的问题与挑战,并对未来水产动物代谢组学研究趋势进行了展望,以期为代谢组学技术在水产动物疾病发病机制和药物研发方面更深入的运用提供参考。     

基于稳定同位素的代谢组学临床研究进展

基于稳定同位素示踪的代谢组学不仅能检测疾病发生发展及治疗过程中相关代谢物的变化,还可以对生物体系的代谢物进行定量分析并描述代谢特性。目前,稳定同位素示踪的代谢组学技术可在受试者体内直接追踪到代谢网络的单个原子,更有利于发现与疾病病因和诊断及药物疗效评估相关的生物标志物。现就稳定同位素示踪代谢组学在临床研究中的应用做简要概述,以期为将来更好地开展代谢组学在临床方面的研究提供重要依据。     

代谢组学及其应用

对代谢组学的概念、特性、发展历史做了简要介绍,综述了当前代谢组学研究中的数据采集、数据分析中采用的技术,及代谢组学在疾病诊断、药物毒性研究、植物和微生物等邻域的应用,并对代谢组学的发展作了展望。     

An introduction to metabolomics and its potential application in veterinary science

Metabolomics has been found to be applicable to a wide range of fields, including the study of gene function, toxicology, plant sciences, environmental analysis, clinical diagnostics, nutrition, and the discrimination of organism genotypes. This approach combines high-throughput sample analysis with computer-assisted multivariate pattern-recognition techniques. It is increasingly being deployed in toxico- and pharmacokinetic studies in the pharmaceutical industry, especially during the safety assessment of candidate drugs in human medicine. However, despite the potential of this technique to reduce both costs and the numbers of animals used for research, examples of the application of metabolomics in veterinary research are, thus far, rare. Here we give an introduction to metabolomics and discuss its potential in the field of veterinary science.     

环境污染物对水生生物产生氧化压力的分子生物标志物

为了能够建立一种简单、快速、准确的环境污染监测预警体系，人们进行了广泛的研究，其中有关环境污染物对分子生物标志物的影响已成为研究热点。生物体内的氧自由基和其它活性氧分子（ROS）对组织和细胞成分造成的伤害，称之为氧化压力，环境中的有毒物质能够对生物体产生不同程度的氧化压力。生物体内的强氧化剂或体外因素（如环境污染物）引起的强氧化物与抗氧化防御系统之间的平衡能够用于评估环境压力对生物体产生影响的程度，尤其适合于评估不同种化学物质引起氧化损伤的程度。这些抗氧化防御系统及其对氧化压力的敏感性在环境毒物学研究中占有非常重要的地位，大量研究结果表明：过渡金属、多环芳烃、有机氯和有机磷农药、多氯联苯、二氧芑和其它异型物质都能够对生物体产生氧化压力。这些有毒物质能够引起各种有害影响，如对膜脂、DNA和蛋白产生损伤；改变抗氧化酶的活性等。总结了这种氧化压力的研究进展情况，并讨论了这些分子生物标志物在水生生物中的应用。     

Environmental metabolomics: a critical review and future perspectives

Environmental metabolomics is the application of metabolomics to characterise the interactions of organisms with their environment. This approach has many advantages for studying organism–environment interactions and for assessing organism function and health at the molecular level. As such, metabolomics is finding an increasing number of applications in the environmental sciences, ranging from understanding organismal responses to abiotic pressures, to investigating the responses of organisms to other biota. These interactions can be studied from individuals to populations, which can be related to the traditional fields of ecophysiology and ecology, and from instantaneous effects to those over evolutionary time scales, the latter enabling studies of genetic adaptation. This review provides a comprehensive and current overview of environmental metabolomics research. We begin with an overview of metabolomic studies into the effects of abiotic pressures on organisms. In the field of ecophysiology, studies on the metabolic responses to temperature, water, food availability, light and circadian rhythms, atmospheric gases and season are reviewed. A section on ecotoxicogenomics discusses research in aquatic and terrestrial ecotoxicology, assessing organismal responses to anthropogenic pollutants in both the laboratory and field. We then discuss environmental metabolomic studies of diseases and biotic–biotic interactions, in particular herbivory. Finally, we critically evaluate the contribution that metabolomics has made to the environmental sciences, and highlight and discuss recommendations to advance our understanding of the environment, ecology and evolution using a metabolomics approach.     

Metabolomics and its application to studying metal toxicity

Here we explain the omics approach of metabolomics and how it can be applied to study a physiological response to toxic metal exposure. This review aims to educate the metallomics field to the tool of metabolomics. Metabolomics is becoming an increasingly used tool to compare natural and challenged states of various organisms, from disease states in humans to toxin exposure to environmental systems. This approach is key to understanding and identifying the cellular or biochemical targets of metals and the underlying physiological response. Metabolomics steps are described and overviews of its application to metal toxicity to organisms are given. As this approach is very new there are yet only a small number of total studies and therefore only a brief overview of some metal metabolomics studies is described. A frank critical evaluation of the approach is given to provide newcomers to the method a clear idea of the challenges and the rewards of applying metabolomics to their research.     

RNA‑seq技术在水生生物生态毒理学中的应用进展

水域是地球环境的重要组成部分,也是最易受污染的生态系统之一。水生态系统中不同营养级别的水生生物可通过摄食、接触等多种途径摄入水体中的污染物。因此,监测水域污染物对水生生物和生态系统的影响,解析污染物对不同水生生物的毒性机制,筛选敏感、有效的生物标志物对生态毒理学研究和环境风险评价具有重要意义。RNA测序（RNA sequencing,RNA?seq）技术因所需样品量少,且不需参考序列,可在整体水平上鉴定基因差异表达,成为水生生物生态毒理学研究的最佳方法之一。基于此,介绍了RNA?seq技术的基本流程与数据分析过程,对该技术在不同生态位的水生生物（如鱼类、两栖类、贝类、甲壳类等）生态毒理学中的应用展开综述,并对RNA?seq技术面临的不足、挑战及发展趋势进行探讨,以期为该技术在水生生物生态毒理学研究中的应用,尤其是水生态环境中污染物胁迫水生生物机制的阐明及污染水域生态环境恢复提供参考。     

生态代谢组学研究进展

代谢组学指某一生物系统中产生的或已存在的代谢物组的研究,以质谱和核磁共振技术为分析平台,以信息建模与系统整合为目标。随着代谢组学中的研究方法与技术成为生态学研究的有力工具,生态代谢组学概念应运而生,即研究某一个生物体对环境变化的代谢物组水平的响应。理清代谢组学与生态代谢组学学科发展的脉络,综述代谢组学研究中的常用技术及其优势与局限性,论述代谢组学技术在生态学研究中的应用现状,展望代谢组学技术与其他系统生物学组学技术的结合在生态学中的应用前景,提出生态代谢组学研究者未来要完成的任务和面对的挑战。     

代谢物组学及其在微生物研究中的应用

代谢物组学(metabolomics)是继基因组学(genomics)、蛋白质组学(proteomics)后发展起来的一门新学科。对代谢物组学的含义,研究方法及流程,特别是其在微生物中的应用进行了介绍,包括使用代谢物组学中的NMR技术研究微生物在降解环境污染物中的作用;使用代谢物组学技术研究微生物代谢通量,从而在分析代谢通量的基础上通过代谢工程改变代谢通量,提高目的产物的得率;确定所获得基因库中沉默基因的功能;运用代谢物组学分析方法阐明生物体系对于环境变化的响应,从而协助我们确定最佳的取样时间及最佳分析组织,设计实验。随后简要对代谢物组学发展动态进行了展望。     

乳酸菌代谢组学研究进展

代谢组学作为系统生物学的重要分支,近年来在微生物研究领域受到广泛关注,并取得了重要进展。目前乳酸菌代谢组学正日益成为研究的热点,就乳酸菌代谢组学研究中有关样品的制备、分析鉴定和数据分析等涉及的主要方法进行概述,并介绍一些乳酸菌代谢组学应用的典型实例,对乳酸菌代谢组学研究中潜在的问题和未来发展趋势进行讨论。     

The utility of metabolomics in natural product and biomarker characterization

BackgroundMetabolomics is a well-established rapidly developing research field involving quantitative and qualitative metabolite assessment within biological systems. Recent improvements in metabolomics technologies reveal the unequivocal value of metabolomics tools in natural products discovery, gene-function analysis, systems biology and diagnostic platforms.Scope of reviewWe review here some of the prominent metabolomics methodologies employed in data acquisition and analysis of natural products and disease-related biomarkers.Major conclusionsThis review demonstrates that metabolomics represents a highly adaptable technology with diverse applications ranging from environmental toxicology to disease diagnosis. Metabolomic analysis is shown to provide a unique snapshot of the functional genetic status of an organism by examining its biochemical profile, with relevance toward resolving phylogenetic associations involving horizontal gene transfer and distinguishing subgroups of genera possessing high genetic homology, as well as an increasing role in both elucidating biosynthetic transformations of natural products and detecting preclinical biomarkers of numerous disease states.General significanceThis review expands the interest in multiplatform combinatorial metabolomic analysis. The applications reviewed range from phylogenetic assignment, biosynthetic transformations of natural products, and the detection of preclinical biomarkers.     

环状RNA及其在生态毒理学研究中的应用进展

环状RNA（circular RNAs,circRNAs）是一类共价闭合环状非编码RNA,具有进化上保守、结构上稳定、组织特异性表达等特点。CircRNAs可作为miRNAs海绵影响其对基因的调控,还可与RNA结合蛋白（RNA binding proteins,RBPs）相互作用,也有研究表明某些circRNAs还具有被翻译成蛋白质的潜能。CircRNAs已被证实对某些疾病具有特异性、稳定性和调节功能,如癌症、糖尿病、心血管疾病、神经退行性疾病等,其可作为潜在的诊断、预后生物标志物和治疗靶点。最近,有研究发现circRNAs参与了环境化学污染物诱导的毒性效应发生及发展的过程。目前,生态毒理学研究中评价环境化学污染物和毒效应之间关系的毒性终点通常会受遗传多态性和表观遗传学影响,考虑到经环境化学污染物暴露后生物体内circRNAs差异性表达的现象,或许在生态毒理学研究中circRNAs也有作为生物标志物的可能性。基于此,对circRNAs的生物合成与降解、生物学功能、分析方法及其目前在生态毒理学研究中的应用展开综述,并对其作为分子生物标志物在环境污染物暴露早期诊断和生态风险评价中的应用进行了展望,以期为生态毒理学研究和环境风险评价提供参考。