植物盐胁迫应答蛋白质组学分析

土壤盐渍化是限制植物生长和分布的关键因素之一,揭示植物盐胁迫应答的分子机理是借助分子生物学手段提高植物耐盐性的基础.近年来,人们利用高通量蛋白质组学技术分析了拟南芥、水稻等19种植物的盐胁迫应答蛋白质表达图谱.从植物类群(盐生植物和甜土植物)、组织器官(根、地上部分/茎、胚根和胚轴、叶片、花序和配子体)、细胞(悬浮培养细胞、愈伤组织细胞和单细胞生物)和亚细胞结构(叶绿体、质膜和质外体)几方面整合分析了植物盐胁迫应答蛋白质组表达模式特征,主要特征包括:(1)盐生植物通过全面调节细胞骨架重塑、离子转运和区隔化、渗透平衡、活性氧(ROS)清除、信号转导、光合作用和能量代谢等信号与代谢网络体系,获得相对较高的抗/耐盐能力;(2)植物地上部分(叶片、茎、配子体)或光合组织细胞(悬浮培养细胞、愈伤组织细胞和单细胞盐藻)通过调节参与光合作用、碳和能量代谢、ROS清除过程蛋白质的表达模式应对盐胁迫环境;(3)植物地下部分(根、胚根)通过调控信号转导和离子转运相关蛋白质感知/传递盐胁迫信号并维持离子平衡;(4)花序中参与渗透调节、转录调控、蛋白质加工和ROS清除的蛋白质在盐胁迫条件下变化显著;(5)叶绿体通过调控参与光合作用、蛋白质加工和周转,以及氧化还原系统平衡等过程应对盐胁迫;(6)质外体中参与细胞壁代谢、胁迫防御和信号转导过程的蛋白质受盐胁迫影响明显;(7)细胞膜中参与维持膜结构稳定、物质/离子运输和信号转导过程的蛋白质对植物盐胁迫应答具有重要作用.这些分析为深入研究植物耐盐的分子机制提供了重要信息.     

盐生植物耐盐分子机制的研究进展

盐生植物是研究植物耐盐分子机制和分离耐盐基因的良好材料,可以反映植物对盐胁迫的适应策略。综述盐生植物响应盐胁迫的转录因子、渗透平衡调节、离子平衡调节、氧化还原平衡调节、光合作用调节及代谢变化,反映盐生植物在多个方面适应盐胁迫的策略。此外,还对盐生植物耐盐分子机制的研究前景作了展望。     

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。     

多组学分析在昆虫滞育中的应用

组学技术将生物的相关问题分别展现在基因、蛋白质和代谢物等不同层次水平上，已成为解读生命过程的重要工具。本文分别从转录组学、蛋白质组学、代谢组学以及组学间的联合应用等方面概括总结了组学技术在昆虫滞育研究中的应用情况，阐述了以转录组学、蛋白质组学和代谢组学为代表的多组学技术在昆虫滞育调控分子机制中取得的重要成果，并针对当前研究现状，对昆虫滞育中组学技术应用的前景和局限性进行了总结和展望，以期为昆虫滞育调控分子机制的研究提供参考依据。     

鲁氏接合酵母盐胁迫适应机制及组学研究方法进展

鲁氏接合酵母(Zygosaccharomyces rouxii)是一种耐渗透酵母,被广泛应用于食品酿造生产领域。然而,其耐高渗和耐高盐特性通常会导致食品腐败,给企业造成了极大的经济损失。该文以鲁氏接合酵母盐胁迫适应响应机制为出发点,系统地阐述了高盐胁迫条件对鲁氏接合酵母表型特性的影响,概括了鲁氏接合酵母不同层次上的高盐胁迫响应机制。同时,探究了基因组、转录组和蛋白质组等技术在酵母耐盐机制上的应用,以期为后续研究提供新思路,有助于企业解决食品腐败问题,减少经济损失。     

盐胁迫下花生种子萌发期代谢组学分析

盐碱地高盐分会降低种子活力、抑制萌发出苗,严重制约盐碱地区花生生产和产业发展。种子萌发过程中物质代谢对种子发芽及植株形态建成至关重要,逐渐成为评价种子活力和品质的重要指标。以不同萌发期花生种子为研究对象,利用生理指标和高效液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）分析方法,研究了盐胁迫下花生种子不同萌发期主要营养物质含量和差异代谢物的变化。种子吸水萌发促进了脂肪、蛋白质、可溶性糖代谢,随萌发时间延长,脂肪和可溶性糖含量逐渐降低,可溶性蛋白质含量呈先降后升的变化趋势。主成分分析和偏最小二乘法判别分析表明盐胁迫与对照组间代谢物差异较大,暗示盐胁迫对花生种子萌发期物质代谢影响较大。利用VIP值分析和KEGG pathway预测分析显示：正常条件下,花生种子吸水膨胀期的差异代谢物较少,未鉴定到富集的KEGG pathway;而胚根伸长期差异代谢物主要富集于12个KEGG pathway,表明萌发后期物质代谢较前期旺盛。盐处理显著提高多种差异代谢物表达水平,其中渗透保护物甜菜碱和脯氨酸差异明显;另外,盐胁迫下吸水膨胀和胚根伸长两时段的差异代谢物显著增多,分别富集到26和31个KEGG pathway。盐胁迫显著促进了能量代谢、甘油磷脂代谢、谷胱甘肽代谢以及芥子油苷生物合成途径等相关通路,推测其与盐胁迫下花生种子萌发期抗逆有关。甜菜碱和脯氨酸可能是花生种子萌发期适应盐胁迫的关键代谢物,甘油磷脂代谢、谷胱甘肽代谢以及芥子油苷生物合成等途径可能是重要的代谢调控通路。试验结果可为促进盐胁迫下花生种子萌发出苗探索新途径、新方法,以及提高盐碱地花生出苗率提供理论依据和参考价值。     

多组学前沿技术专刊序言

后基因组时代,基因组学、转录组学、蛋白质组学及代谢组学等技术应用日趋广泛,功能注释成为生命科学研究的中心任务,多组学整合分析成为全面解析生物学机理的主要手段。本专刊邀请了国内多组学领域的相关专家学者介绍了基因组学、转录组学、蛋白质组学及代谢组学等领域最新进展和应用成果,收录了相关文章28篇,以供从事多组学研究的科研工作者参考。     

代谢组学技术及其在临床研究中的应用

在后基因组时代, 系统生物学研究成为人们关注的焦点。转录组学、蛋白质组学等功能基因组学研究方法可同时检测药物或其他因素影响下大量基因或蛋白质的表达变化情况, 但这些变化不能与生物学功能的变化建立直接联系。代谢组学方法则可为代谢物含量变化与生物表型变化建立直接相关性。代谢组学研究的目的是定量分析一个生物系统内所有代谢物的含量, 进行全面代谢物分析需要分析化学技术的支撑, 核磁共振和基于质谱的分析技术是代谢组学研究的两种主要技术手段。代谢组学研究可产生大量数据信息, 对这些数据进行分析离不开化学统计学的应用, 比如主成分分析、多维缩放、各种聚类分析技术以及功能差异分析等。文章综述了近年来代谢组学分析技术及数据分析技术的研究进展, 在此基础上, 对代谢组学在临床研究及临床前研究中的应用研究进展进行了综述。对疾病代谢表型图谱的研究有助于人们了解疾病发生、发展以及致死的机制; 在临床条件下, 这些代谢图谱可以作为疾病诊断、预后以及治疗的评判标准。代谢物组成的变化是毒物胁迫对机体造成的最终影响, 利用代谢组技术可以直接反映毒物对机体的影响。质谱技术、核磁共振技术的应用使得药物筛选过程可以快速完成, 并有助于实现个性化用药。此外, 利用代谢组学技术还可以进行已知酶的新活性研究, 也可以研究未知酶。     

组学技术及其在食品科学中应用的研究进展

后基因组时代的主要研究任务即是组学(转录组学、蛋白质组学及代谢组学)研究,其发展迅速,有望成为解决生命科学领域诸如食品品质与安全等科学问题的有力工具.组学研究为食品科学相关研究提供了新的思路和技术,在食品加工、贮藏、营养素检测、食品安全以及食品鉴伪等领域中已有广泛的应用.综述转录组学、蛋白质组学及代谢组学研究的核心技术,以及组学技术在食品科学研究中的研究进展,并对其应用前景进行展望.     

基于核磁共振波谱的盐芥盐胁迫代谢组学分析

以甲醇/水(1∶1)作为溶剂,利用高分辨核磁共振氢谱分析了盐生模式植物盐芥(Thellungiella salsuginea)代谢组对盐胁迫的响应。根据1H核磁共振(NMR)波谱,在盐芥莲座叶中准确鉴定出23种代谢产物,包括11种氨基酸、4种糖类、6种有机酸和2种其他代谢产物。主成分分析表明,150、300 mmol/L NaCl处理盐芥的代谢组与对照均有显著差异(P<0.05),两种浓度的NaCl处理对盐芥代谢组的影响也不相同。盐胁迫处理以后,盐芥23种代谢产物含量均发生显著变化,除天冬氨酸、延胡索酸受盐胁迫诱导含量下降以外,其余代谢物含量均不同程度升高。这些代谢物主要参与了糖类代谢途径、氨基酸合成途径、三羧酸循环和甜菜碱合成途径,这些代谢途径在盐芥响应盐胁迫过程中有重要作用。