基于代谢组学技术的植物抗病相关代谢物研究进展

植物受到病原真菌侵染时往往通过调节体内代谢物的产生来增强自身抗性,代谢组学技术是研究植物抗病相关代谢物的重要工具。指认植物抗病相关代谢物不仅利于深入探讨其抗病机制,还可与其他组学技术结合,辅助抗性品种鉴定和抗病品种培育。该研究对近年来国内外有关基于代谢组学技术指认植物抗病相关代谢物的流程、已发现的抗病相关代谢物及其作用机制的研究进展进行综述,并探讨了目前应用代谢组学技术研究植物抗病相关代谢物过程中面临的挑战。     

代谢组学技术发展及其在农业动植物研究中的应用

代谢组学是依赖灵敏、稳定的分析流程和数据库,利用色谱–质谱联用、核磁共振技术对生物体内以及生物样品所有的小分子代谢物进行鉴定和定量分析的学科,在医学、食品科学、畜牧学、植物学等领域得到广泛应用。代谢组学方法可将代谢物种类和含量的变化与生物表型变化建立更直接的联系,因此代谢组学逐渐成为继基因组学、转录组学、蛋白组学后对复杂性状系统解析的新的研究手段。本文介绍了代谢组学常用分析策略、检测平台和常用数据库。在此基础上,综述了代谢组学在农业动物重要经济性状代谢分子鉴定、疾病诊断、肉品质及动物制品安全检测等领域取得的进展,并总结了利用代谢组学、转录组学和基因组学等多组学研究在动植物重要性状的发育、形成和解析等领域取得的最新成果。代谢组学与其他多组学方法整合分析,可以更全面地阐述各类复杂性状的遗传机制,有助于完善"突变–基因–表达–代谢–表型"的完整生物学过程,为复杂性状的机理解析提供新方法,为新型农业育种提供新思路。     

植物代谢组学及其与人类疾病和健康研究趋势

植物代谢组学的发展为人类充分认识植物代谢物和植物性化合物成分对人类疾病和健康的影响、定向改良作物品质、药物研发等带来了契机。围绕人类疾病与健康这一主题,结合文献计量方法,对植物代谢组学的发展态势进行简要分析。通过对植物科学及代谢组学的研究重点进行梳理,并总结植物来源的天然药物的开发及其在人类疾病预防等领域的研究进展,展示植物代谢组学及其在人类疾病和健康应用研究中的发展态势。     

代谢组学研究进展及其应用

代谢组学是系统生物学的重要组成部分,其通过研究生物体代谢物的变化来认识生命体的生理与生化状态,从而找出其中隐藏的规律。对代谢组学的含义,研究任务进行介绍;综述代谢组学的产生和技术平台及其在植物、微生物、疾病诊断及毒物学等领域的应用,并对代谢组学的发展趋势以及面临的挑战等问题进行评述。     

代谢组学技术在微藻研究中的应用

代谢组学(metabolomics/metabonomics)是系统生物学的重要组成部分之一,主要通过分析生物体受环境刺激、病理生理或基因变异等因素引起的内源性小分子代谢物变化来研究其生理功能与代谢之间的关系,进而揭示代谢物变化背后的代谢调控机制与机理。代谢组学技术具有灵敏度高、选择范围广和分析速度快等特点,逐渐在微藻研究领域发挥出优势。本文介绍了代谢组学的研究流程、分析方法以及代谢组学在微藻领域的应用和发展趋势,并提出了代谢组学在微藻研究过程中面临的问题和挑战,以期为代谢组学技术在微藻生物能源利用、环境保护、生产高价值产物等方面的应用提供新的思路和选择。     

代谢组学技术在营养学研究中的应用

代谢组学可以系统性地研究生物体受到扰动或干预后整体代谢水平的变化。文章概述了代谢组学技术的生物样品采集与制备、分析技术、数据处理与统计分析、差异代谢物结构鉴定与代谢通路分析等方法与步骤及其在营养学研究领域中的应用,展望了代谢组学技术在营养学研究领域的应用前景,以期为下一步的研究提供参考。     

基于质谱技术的细胞代谢组学研究进展

细胞代谢组学作为一个新兴领域,能解决基本的生物学问题,还能观察细胞内的代谢情况。细胞代谢物浓度可以近似地反映一个组织、器官或细胞的表型。随着代谢组学的发展,以质谱分析为基础的代谢组学技术研究细胞的代谢物,其灵敏度高、分辨率好,能进行多组分的检测,并能获取分子的结构信息,这有利于细胞生物学的研究。该文结合目前代谢组学的技术,对细胞代谢物研究的意义及基于质谱技术的细胞代谢组学的应用进行了综述。     

基于连锁与关联分析的植物代谢组学研究进展

代谢物作为生物体表型的基础能够帮助我们更直观有效地了解生物学过程及其机理。植物代谢组研究对理解植物代谢途径,改善植物对环境胁迫的应答,提高作物产量与品质有着非常重要的作用。代谢物的种类和数量在不同品种与组织中存在很大差异,利用这些差异进行遗传基础的解析将有助于我们深入了解代谢生物学过程。随着代谢组学分析技术和方法的发展与第二代测序技术的应用,植物代谢组学的研究内容不断地扩增,代谢遗传机制的研究不断深入。概述了植物代谢组学的研究内容、基因型分型、植物代谢组遗传连锁分析与植物代谢组全基因组关联分析及其应用。     

植物微生物组生态功能与群落构建过程研究进展

植物各个器官表面及内部定殖着高度多样化的微生物群落,这些微生物与植物长期共进化,作为宿主植物的“共生功能体”(holobiont)在植物生长发育、养分吸收、病害抵御和环境胁迫适应性等方面发挥了重要作用。得益于近10年来多组学技术的发展和应用,有关植物微生物群落的多样性、组成和功能特征、群落构建的驱动因素和植物–微生物互作机制等方面研究取得了一系列重要进展。然而,与土壤微生物组相比,目前对植物微生物组的认识及其应用尚且不足。本文系统总结了植物微生物组的组成特征,植物微生物在调节植物生长发育、促进养分吸收、提高病害抵御能力及环境胁迫适应性等方面的功能及作用机制,从宿主选择、环境因子以及生物互作3个方面总结了驱动植物微生物群落构建的因素,并着重阐述了植物–微生物互作如何塑造植物微生物群落以及如何调节对植物的有益功能。此外,我们对未来植物微生物组研究和应用面临的挑战进行了展望,如核心微生物组挖掘和合成群落构建,植物–微生物互作的分子调控机制,植物微生物群落水平上的互作机制等。深入理解植物微生物群落特征、生态功能以及构建过程对于精准调控植物微生物组以提高植物适应性和生产力以及维持生态系统健康具有...     

植物应答非生物胁迫的代谢组学研究进展

代谢组学技术是研究植物代谢的理想平台, 通过现代检测分析技术对胁迫环境下植物中代谢产物进行定性和定量分析, 可以监测其随时间变化的规律。而各种组学平台包括基因组学、转录组学及代谢组学的整合, 更是一个强有力的工具箱, 将所获得的不同组学的信息联系起来, 有利于从整体研究生物系统对基因或环境变化的响应, 如可判断代谢物的变化是从哪一个层面开始发生的, 帮助人们揭开复杂的植物胁迫应答机制。该文对近期代谢组学技术及其与蛋白质组学、基因组学技术相结合探索植物应答非生物胁迫的研究进行了综述。代谢组学的应用, 拓展了对植物耐受非生物胁迫分子机制的认识, 开展更多这方面的研究, 再通过植物代谢组学、转录组学、蛋白质组学和基因组学整合, 有助于从整体水平上把握植物胁迫应答机制。     

肠道微生物功能宏基因组学与代谢组学关联分析方法研究进展

近年来基于高通量基因测序的微生物组学研究极大加深了人们对微生物与健康和疾病关系的认识。然而基因测序方法不能直接测定微生物的功能活性,难以鉴定微生物中的关键功能分子,单独使用无法回答肠道微生物何种成员通过何种方式影响宿主等关键科学问题。单一组学研究弊端尽显,多组学联用势在必行。肠道微生物代谢组学以微生物群落所有小分子代谢物为研究对象,可发现肠道微生物随宿主病理生理变化的关键代谢物,为微生物组-宿主互作机制研究提供线索,成为微生物组学研究的重要补充。肠道微生物功能基因组学与代谢组学关联分析在宿主生理、疾病病理、药物药理等方面取得众多进展,展现良好应用前景。然而目前肠道微生物功能基因组学与代谢组学关联分析存在方法滥用、相关性结论与生物学知识相悖等突出问题。为帮助正确应用肠道微生物功能宏基因组学与代谢组学关联分析,本文综述了各种多组学数据整合分析方法的原理、优缺点与适用范围,并给出了应用建议。     

植物内生微生物及其“暗物质”开发技术的研究进展

植物内生微生物包含内生菌、内生细菌、内生真菌、内生放线菌、内生古细菌等领域,其"暗物质"是指尚未被开发的菌种资源、遗传资源和代谢物资源。根据对宿主植物的作用,可以将内生微生物分为共生内生微生物、有益内生微生物和潜在的病原微生物三类。内生微生物在植物促生、提高植物抗逆性、提高植物的环境适应性、影响植物代谢物合成、参与被污染环境的修复等方面具有广泛的应用。具有生理活性的次级代谢产物的开发和利用是植物内生微生物研究的另一个热门领域,但由于大多数不能被分离培养、次级代谢物的分离分析技术不足等原因,使得大量的植物内生微生物资源仍处于未知状态。表面消毒技术、分离培养技术的改进,"多-组学"技术的联合使用和次级代谢物分离分析技术的发展极大促进了植物内生微生物的研究。在此基础上,开展微生物组研究和多单位多地域的协同研究将会进一步加快植物内生微生物资源的研究、发掘和利用。以上述内容为基础,本文综述了植物内生微生物的功能及其代谢产物研究进展,当前植物内生微生物研究的分离培养方法和组学技术,并在文章最后对该领域的研究方向提出了建议。     

植物响应盐胁迫组学研究进展

盐胁迫对植物生长的影响主要表现在离子毒害、渗透胁迫以及次级氧化胁迫等,植物遭受盐胁迫时迅速启动相关基因,进行转录调控,进而合成相应蛋白质来控制代谢物合成和离子转运以调节渗透平衡。随着现代分子生物学迅速发展,对植物耐盐机理研究也深入到了转录组、蛋白质组、代谢组及离子组等水平,"组学"研究为耐盐基因鉴定及标志性代谢物的挖掘等提供了有力手段。该文对近年来国内外有关转录组学、蛋白质组学、代谢组学、离子组学的主要研究方法及在盐胁迫中的应用研究进展进行综述,以揭示植物耐盐机理,为优良耐盐碱植物的筛选与培育提供支持。     

菌根真菌与兰科植物互作的组学研究进展

兰科植物因其具有丰富的物种多样性和重要的社会经济价值,多年来一直是植物学及生态学界的重点研究对象。菌根真菌对兰科植物的种子萌发、营养吸收和种群动态等多个方面都具有十分重要的作用,因而近年来受到越来越多的关注。探究菌根真菌与兰科植物互作的内在机制是目前兰科菌根研究的一大热点领域,同时也为兰科植物野生资源保护和种群恢复提供了许多新方法与新思路。随着新一代测序技术以及多种组学数据库的发展与建立,菌根真菌与兰科植物互作机制研究已然进入了一个全新的时代。纵观近年来的研究,通过基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等相关技术,人们对兰科菌根共生过程中的种子萌发、营养物质转运、信号转导、宿主免疫和逆境抗性等方面的内在机制有了一定的了解。本文对近十年来国内外采用组学技术研究菌根真菌与兰科植物互作机制方面的研究成果进行了总结和梳理,并对未来该领域的研究进行了展望。     

植物硼钙效应及其在细胞壁中互作机制的研究

植物营养元素之间存在着相互作用,其作用机理一直是相关学者研究的重点。硼是植物必需的营养元素,近年来,有关硼与其它元素之间的相关性研究已取得了一系列成果。本文综述了国内外关于植物在不同硼、钙条件下的形态发育、代谢组学、细胞壁果胶网络中的交联机制等方面的研究进展,并对如何充分利用代谢组学手段探究硼钙之间相互作用的机制以及硼钙互作对植物生长发育的调控作用,尤其是两者在细胞壁的互作机制方面的研究进行了展望。     

代谢组及其在真菌研究中的应用

代谢组学是利用现代分析化学手段对一定条件下生物体内小分子代谢产物（初级和次级代谢产物）定性及定量,从而揭示生命现象及其内在规律的学科。相对于基因组、转录组和蛋白质组,代谢组是一定条件下生物学过程完成后的最终代谢产物的集合,因而是各种组学研究中最接近表型的一种组学,可以直接动态地反映出细胞的生理生化过程,从而有效地检测和发现特定的生化途径,准确地解释生理或者病理现象。代谢组学作为系统生物学中基因组学、转录组学以及蛋白质组学三大组学的延伸和补充,是目前的研究热点之一。目前代谢组学在真菌领域的研究得到日益重视和发展。本文首先从历史发展和技术路线简述了代谢组学的发展历程和常见的代谢组学研究方法。接着从真菌的分类鉴定、生物膜研究、代谢途径、代谢工程、天然产物发现与植物互作这6个方面介绍了代谢组学在真菌研究领域的应用。     

功能代谢组学技术在微生物研究中的应用

功能代谢组学是以代谢组学技术发现关键代谢物为基础,结合体内体外实验和分子生物学等技术手段,研究差异代谢物及相关蛋白、酶和基因的功能,从而揭示生物体内在的分子调控机制。功能代谢组学技术具有精准识别关键调控代谢物及其相关基因或酶的特性,近年来在微生物相关疾病的防控和工业化生产等方面受到了广泛的关注。本文介绍了功能代谢组学技术的分析流程、相关研究方法与平台及其在微生物研究方面的应用,其中重点阐述了真核、原核以及病毒微生物的代谢特性、调控靶点及相关防控策略等。最后,提出功能代谢组学研究在未来面临的问题与挑战,为后续功能代谢组学的研究与发展提供新的思路。     

功能代谢组学技术在微生物研究中的应用

功能代谢组学是以代谢组学技术发现关键代谢物为基础,结合体内体外实验和分子生物学等技术手段,研究差异代谢物及相关蛋白、酶和基因的功能,从而揭示生物体内在的分子调控机制。功能代谢组学技术具有精准识别关键调控代谢物及其相关基因或酶的特性,近年来在微生物相关疾病的防控和工业化生产等方面受到了广泛的关注。本文介绍了功能代谢组学技术的分析流程、相关研究方法与平台及其在微生物研究方面的应用,其中重点阐述了真核、原核以及病毒微生物的代谢特性、调控靶点及相关防控策略等。最后,提出功能代谢组学研究在未来面临的问题与挑战,为后续功能代谢组学的研究与发展提供新的思路。     

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。     

气相色谱-质谱联用技术及其在代谢组学中的应用

代谢组学是以高通量、高灵敏度、高分辨率的现代仪器分析方法为手段,对细胞、体液、组织中所有代谢物进行无偏向的定性与定量分析的一门学科。气相色谱-质谱联用技术具有较高的检测灵敏度和鉴定准确度,通过标准谱图库的比对可对代谢物进行快速的鉴定,因此被广泛应用于生物样品的代谢产物的检测中。文中对近年来气相色谱-质谱联用技术的发展以及在代谢组学研究中取得的成果进行了综述。首先介绍了气相色谱-质谱联用技术的分类和常用的样品衍生化方法;继而从样品预处理、定性与定量分析、数据分析三方面介绍了气相色谱-质谱联用技术分析代谢物的方法,并系统地对该技术在微生物、植物、疾病诊断领域的应用实例进行了评述;最后提出了当前气相色谱-质谱联用技术在代谢组学研究中存在的问题并对后续的研究进行了展望。