基于GC-MS分析东北红豆杉野生种与栽培种的代谢差异

为了探究东北红豆杉野生种和栽培种之间代谢物质的差异,对其进行非靶向代谢组学的分析。利用GC-MS技术以及多元统计分析对野生种和栽培种的树皮进行比较,发现两者代谢物质有差异,总共检测到45种显著差异代谢物,主要包括4种氨基酸、10种有机酸和一些糖醇等。其中有22个代谢物质表达上调,23个表达下调,通过KEGG进行通路分析发现其中有7条通路影响较显著,分别为硫代谢,精氨酸和脯氨酸代谢,磷酸戊糖途径,不饱和脂肪酸的生物合成,半乳糖代谢,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢,苯丙烷类生物合成。其中检测到的代谢物如氨基酸和有机酸在栽培种中有更高的表达,东北红豆杉野生种在抗逆性能上弱于栽培种。而糖类却在野生种中表达更高,东北红豆杉野生种拥有更好的糖代谢能力,来抵御低温胁迫,本实验为指导东北红豆杉野生种的保护和东北红豆杉的抗逆性机理的研究提供了理论依据。     

基于LC-MS代谢组学技术的丽豆-大豆差异代谢物比较研究

丽豆(Calophaca sinica)是我国华北地区特有的一种珍稀野生植物。为探明丽豆的营养价值，该文以大豆(Glycine max)为参照组，利用液相色谱-质谱联用(LC-MS)技术对其种子进行了比较代谢组学研究。结果表明：(1)丽豆和大豆中共检测到1 857种代谢产物，二者成分相同且含量相似的代谢物有1 698种(>90%),差异代谢物有159种(<10%)。(2)在差异代谢物中，成分差异的有9种，其中有5种为丽豆特有，剩余150种均为含量差异，其中48种(约30%)在丽豆中的含量高于大豆。(3) KEGG注释到8条差异代谢物显著富集(P<0.1)的通路，主要包括初生代谢物的各类氨基酸生物合成途径和次生代谢物的罗汉松脂素、花生四烯酸以及二萜类等生物合成途径。(4)丽豆比大豆含量低的化学组分主要是初生代谢产物，比大豆含量高的化学组分主要是次生代谢物，而这些次生代谢物在调节血糖、骨坏损修复、增强免疫以及消炎抗癌等生理过程中有着积极的作用。综上所述，该研究认为丽豆与大豆具有相近的营养价值，并且对改善人类亚健康状况有积极的影响；此外，该文使我们对丽豆的营养价值和代谢组成...     

杂交兰及其花艺突变体中类黄酮成分差异的代谢-转录组联合分析

为探索杂交兰花艺突变体变异的分子机理,该研究以杂交兰‘玉凤’及其花艺突变体‘双艺金龙’为材料,利用靶向代谢组学和转录组学鉴定两者中类黄酮化合物含量差异及其相关通路上的差异表达基因。结果表明：(1)代谢组分析发现,杂交兰‘玉凤’和‘双艺金龙’花瓣中共检测到271种类黄酮代谢物,其中黄酮醇类和黄酮类代谢物的相对含量约占总类黄酮的30%～50%;共检测到38个差异代谢物(15个上调,23个下调);‘玉凤’中差异最高的代谢物二氢山奈酚-7-O-葡萄糖苷(黄酮醇类)含量是‘双艺金龙’的124 444倍,‘双艺金龙’中差异最高的代谢物3,5,7,3′,4′-五羟基-5′-异戊二烯基黄酮(黄酮醇类)含量是‘玉凤’的7 244倍。(2)KEGG分析显示,差异代谢物显著富集在类黄酮、黄酮和黄酮醇生物合成途径。其中,在类黄酮生物合成途径上,根皮苷、黄腐醇、二氢山奈酚、二氢杨梅素和表没食子儿茶素含量升高,柚皮苷和二氢槲皮素含量降低;在黄酮和黄酮醇生物合成途径上,三叶豆苷和槲皮素含量均下降。(3)转录组分析共筛选到563个差异表达基因,与‘玉凤’相比,‘双艺金龙’中有220(39.1%)个基因上调表达,343...     

获取植物次生代谢产物的新途径

绿色植物是能够将光能转变成化学能的“生物反应器”,是人类赖以生存的最重要的基础。它不仅为人类提供生命所必需的碳水化合物、脂类及蛋白质等初生代谢物,同时也为人类提供许多有益的次生代谢物,如生物碱、萜类、黄酮类、酚类等化合物。人类对野生植物中次生代谢产物...     

复合茶树接穗与接穗母本的代谢物差异分析

以两个通过群体选育获得的云南普洱茶优良品种‘云瑰’和‘福云6号’为接穗,均以茶树品种‘短节白毫’为砧木所形成的嫁接复合茶树为研究对象,通过代谢组学技术,对两个品种的接穗与接穗母本的代谢物进行分析,考察嫁接前后茶树品种‘云瑰’和‘福云6号’的差异代谢物和共同代谢物的种类、数量变化特征。结果发现：(1)两品种茶树嫁接后比嫁接前的农艺性状均有所改善,嫁接优势明显。(2)相对于‘云瑰’,‘福云6号’的接穗与接穗母本茶叶中差异代谢物的数量与种类都比较少,说明‘福云6号’嫁接在‘短节白毫’上时,接穗能最大程度地保留母本的特点。(3)‘云瑰’的接穗和接穗母本茶叶中检测和定量了115个差异代谢物,且含量表现上调的代谢物数量低于下调的数量;‘福云6号’的接穗和接穗母本茶叶中共检测和定量了47个差异代谢物,且含量表现上调的代谢物数量高于下调的数量。(4)‘云瑰’的接穗和接穗母本茶叶中差异代谢物在38条KEGG通路中富集,大多数已经鉴定的差异代谢物存在于苯丙氨酸代谢等相关途径中;‘福云6号’的接穗和接穗母本茶叶中差异代谢物在21条KEGG通路中富集,大多数已经鉴定的差异代谢物存在于与嘌呤代谢等相关途径中。该研究结果对充分发挥茶树嫁接技术在茶叶生产中的作用提供了理论依据。     

冷驯化条件下中缅树鼩脂肪组织代谢产物的变化

为探究冷驯化条件下中缅树鼩（Tupaia belangeri）白色脂肪组织（WAT）和褐色脂肪组织（BAT）的差异代谢物变化,本研究采集对照组和冷驯化28天组中缅树鼩的WAT和BAT,采用非靶向代谢组液相色谱—质谱联用检测技术分析其差异代谢物含量变化。结果表明,冷驯化组较对照组WAT中有7种差异代谢物显著上调;BAT中有25种差异代谢物,其中23种差异代谢物显著上调,2种差异代谢物显著下调,主要参与三羧酸循环、脂类代谢、氨基酸代谢和糖代谢等。以上结果说明中缅树鼩通过利用脂肪组织的不同差异代谢物来抵御低温环境,提高生存率。     

氮肥对2个杨树品种碳氮代谢的影响

研究以‘丹红’杨(美洲黑杨)和‘通辽1号’杨(小叶杨)为材料,在田间进行施氮肥和不施氮肥处理,分析2个杨树品种的生长性状、碳氮相关代谢物和发育木质部转录组的变化特征,探讨不同杨树品种氮肥利用的生理机制,为杨树的氮高效利用遗传育种奠定基础。结果表明:(1)‘丹红’杨和‘通辽1号’杨的总生物量在施氮处理后分别比不施氮处理提高了1.69倍和1.10倍;‘丹红’杨的总生物量在施氮肥和不施氮肥条件下分别是‘通辽1号’杨的13倍和10倍。(2)施氮处理显著抑制‘丹红’杨和‘通辽1号’杨树皮和木质部中总氮和多种水解氨基酸的含量,但是没有明显影响木质部的总碳、纤维素、半纤维素和木质素含量。(3)施氮处理显著影响了2个杨树品种发育木质部碳固定、糖代谢、氨基酸合成等碳氮代谢途径的基因的高表达,从而促进了植株生物量的积累。研究发现,施氮处理可以显著促进杨树发育木质部碳氮代谢途径相关基因的高表达,从而促进了杨树生物量的积累和生长;‘丹红’杨的木材产量在不同的氮素环境下都远远高于‘通辽1号’杨,更加适合人工林的大面积推广和种植。     

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。     

NaHCO3胁迫下马铃薯根系代谢组差异分析

【目的】分析马铃薯根系对NaHCO3胁迫的代谢组学差异,揭示不同马铃薯品种响应NaHCO3胁迫的代谢分子机制,为优化马铃薯育种、栽培技术措施以及生产应用提供理论依据。【方法】以马铃薯‘V7’和‘康尼贝克’2个品种幼苗根系为研究对象,选用不同浓度梯度（CK、10 mmol/L、20 mmol/L、30 mmol/L、40 mmol/L、50 mmol/L）NaHCO3溶液模拟碱胁迫,胁迫7 d后,结合非靶向代谢组学检测方法,利用高效液相色谱（LC-MS）技术及多维统计学对2个马铃薯品种根系代谢产物进行检测分析。【结果】（1）NaHCO3胁迫下,‘V7’根系中检测到160种代谢物上调、91种代谢物下调,‘康尼贝克’根系中125种代谢物上调、52种代谢物下调。（2）KEGG通路富集分析表明,2个品种各筛选出10条差异代谢通路,其中植物次生代谢产物的生物合成、不饱和脂肪酸的生物合成、由组氨酸和嘌呤衍生的生物碱合成以及嘧啶代谢这4条差异代谢通路是马铃薯根系响应碱胁迫的关键代谢途径。（3）糖类、酰胺类化合物、胺类、含氧有机化合物、生物碱、酚酸类、菑体-皂苷元等差异代谢物均参与到了马铃薯响应NaHCO3胁迫的复杂的调控网络中。【结论】研究筛选出马铃薯根系响应NaHCO3胁迫的关键代谢产物以及代谢途径,耐碱性品种V7与碱敏感性品种‘康尼贝克’二者根系代谢组学存在差异性;同时,同一个品种不同胁迫程度下其根系代谢与CK也存在差异性。氨基酸及其衍生物、有机酸、尿囊素这3类差异代谢物含量的积累是‘V7’根系代谢过程活跃、耐碱性能力强于‘康尼贝克’的重要特征分子。     

杂交兰花瓣类黄酮成分分析及其对花色的影响

为探究杂交兰花色形成的物质基础,以7个杂交兰品种为研究材料,采用显色反应、紫外 可见光谱方法初步判断花瓣中色素的类型;利用超高效液相色谱串联质谱(UPLC MS/MS)技术分析黄色系品种‘玉凤’和红色系品种‘福韵红霞’中代谢物组分及其含量差异,为探索杂交兰花色形成机理和兰花育种提供理论依据。结果表明：(1)7个品种均含有黄酮类化合物,不含类胡萝卜素,除‘玉凤’和‘双艺雅凤’外均含有花青素。(2)在代谢物中检测到160种差异代谢物,显著富集在花青素生物合成途径与黄酮和黄酮醇生物合成途径。(3)矢车菊素衍生物和芍药素衍生物是红色系杂交兰‘福韵红霞’的主要花色素成分;槲皮素类衍生物是黄色系‘玉凤’的主要花色素成分,推测花青素和黄酮醇生物合成的分流是杂交兰花色变化的主要原因。     

基于GC-MS代谢组学技术委陵菜与星毛委陵菜的初生代谢比较研究

为明确药用植物委陵菜与其同属植物星毛委陵菜在不同基原之间的代谢差异，更有效的利用药用植物资源。基于气相色谱与质谱联用技术对两药用植物间的小分子初生代谢物进行非靶向代谢组学分析，利用主成分分析和偏最小二乘法分析，寻找可区分两物种的差异代谢物以及在初生代谢途径上的差异。结果：利用GC-MS在两植物中共检测到134个色谱峰，通过与数据库比对，共鉴定出43种初生代谢产物。PCA分析结果显示代谢物在委陵菜和星毛委陵菜间的分布有较大的差异；采用OPLS-DA筛选获得导致2物种区分的差异代谢物共33种，两物种在半乳糖代谢、淀粉和蔗糖代谢、氨酰生物合成、氨基糖和核苷酸糖代谢和果糖和甘露糖代谢途径有显著的差异。委陵菜和星毛委陵菜的初生代谢方面存在较大差异，虽然两植物来源于同科同属植物，但是星毛委陵菜不适合代替委陵菜作为药材使用。     

拔节孕穗期小麦干旱胁迫下生长代谢变化规律

采用盆栽试验模拟干旱胁迫(土壤相对含水量40%-45%)在小麦(Triticum aestivum)拔节孕穗期胁迫12天, 测定其生长速率、光合特征及关键代谢产物含量, 以探讨干旱胁迫对拔节孕穗期小麦叶片初生及次生代谢产物的影响及其涉及的代谢途径, 讨论小麦生长代谢变化规律及应答机制。研究表明: 干旱胁迫使小麦叶片气孔受限制导致光合速率下降; 使叶绿素含量下降直接影响光系统II活性, 最终导致生长率降低。检测出的初级代谢产物组包括有机酸、氨基酸、碳水化合物、嘧啶和嘌呤等64个代谢产物, 其中29个代谢产物在干旱胁迫下发生明显的变化。主成分分析(PCA)结果显示全部样本均分布在95%的置信区间内, 两个主成分得分为64%。单因素方差分析结果表明, 干旱胁迫导致苹果酸、柠檬酸、乌头酸等参与三羧酸(TCA)循环的代谢产物消耗明显, 且引起大部分氨基酸(如脯氨酸、丝氨酸、缬氨酸)和碳水化合物(肌醇、果糖、葡萄糖)大量积累的同时转氨基代谢(天冬酰胺、谷氨酰胺和γ氨基丁酸)产物消耗, 研究证明干旱胁迫明显地促进小麦叶片的糖酵解和氨基酸合成途径, 但抑制了TCA循环和转氨基反应, 加速氨基酸代谢网络向脯氨酸合成转变过程。这些结果表明干旱胁迫引起了转氨基反应、TCA循环、糖酵解/糖异生、谷氨酸介导的脯氨酸合成, 以及嘧啶和嘌呤等代谢网络系统广泛的变化, 说明小麦在合成大量的氨基酸和碳水化合物类物质的同时也消耗了大量的能量, 暗示了糖异生到脯氨酸合成的转变。     

丹参代谢途径关键酶和次生代谢产物的研究进展

丹参次生代谢物是丹参入药的主要成分，文章从丹参次生代谢物的主要类型、合成途径、关键酶及培养环境的变化对丹参次生代谢物的影响等方面，综述了近年来国内外对丹参次生代谢产物积累的研究进展，论述了植物次生代谢主要合成途径中关键酶与代谢物积累的相关作用，列举了环境变化、诱导作用对丹参次生代谢物含量变化的影响，旨在为丹参的规范化种植和质量控制提供理论依据。     

烟草叶片对不同光质短期应答的代谢轮廓

在烟草上部叶片生理成熟期给以白、紫外A、蓝、绿、黄、红6种LED灯光处理,研究了烟草叶片对不同光质的短期应答.结果表明: 采用非靶标检测方法共检测到68种GC/MS(气相色谱/质谱)稳定的代谢产物,在PLS-DA得分图中,6种光处理的样品被明显分开;有61种在质谱库中得到鉴定,其中45种代谢物质含量在不同光处理间存在显著性差异,主要为有机酸类、糖类、TCA循环中间产物、氨基酸类等初级代谢产物;采用差异性代谢物的热力图及聚类分析将其分为5类,同时也将6个处理明显分开,其中红、蓝光处理差异最为明显,除B类物质外,其他4类均以红光处理高于蓝光处理.采用靶标性检测方法测定了3种生物碱、5种多酚及茄尼醇的含量,4种(加上非靶标测定到的烟碱)生物碱在不同光质处理间的变化趋势一致,红光和黄光明显促进了生物碱积累;莰菲醇基芸香苷和芸香苷在不同处理之间的变化趋势一致,以蓝光处理最低、黄光最高,光质对其他3种多酚的影响各异;黄光明显抑制了茄尼醇的积累,蓝光处理的叶片中茄尼醇含量最高.说明光质变化对烟草脂肪酸代谢、糖代谢、生物碱代谢、氨基酸代谢、TCA循环和莽草酸途径等多条代谢途径均有显著的影响.     

天蓝色链霉菌代谢物组测定方法优化及其代谢特征

链霉菌能够产生多种抗生素,具有重要的研究与应用价值。代谢物组学能够定性和定量测定胞内外主要低分子量代谢产物。相对于其他组学,代谢物组学在监控胞内代谢状态、指导物种理性改造方面具有独特优势。本文旨在建立一种快速、准确的链霉菌胞内代谢物分析方法。以模式菌株天蓝色链霉菌为研究对象,基于GC-MS分析平台优化了代谢物组学样品制备流程中的细胞淬灭时间、菌体分离方法、代谢物提取及代谢物衍生化条件,并利用该方法对天蓝色链霉菌不同生长时期各代谢途径的相对活性进行了初步分析。采用"低温淬灭(–40℃,4 min)-快速过滤分离-反复冻融(45 s/3 min)-衍生化(40℃,90 min)"的流程能够鉴定出中心代谢途径(糖酵解、戊糖磷酸途径和TCA循环)、氨基酸代谢途径、脂肪酸代谢途径、核酸代谢途径及部分次级代谢途径中的103种主要代谢物。利用该流程测定发现天蓝色链霉菌细胞生长周期中存在显著的代谢时序差异,并且发现氨基酸与脂肪酸代谢在衔接初级代谢与次级代谢生物合成中具有重要作用。本研究建立的测定方法能够有效地用于天蓝色链霉胞内代谢物分析,该方法将有助于深入刻画链霉菌细胞代谢过程,为菌株代谢工程改造增加次级代谢产物产量提供理性指导。     

基于广泛靶向代谢组学的竹黄活性成分分析

竹黄是我国一种重要的药用真菌,在医学、农业、食品等方面应用广泛且前景可观。为深入挖掘竹黄中有药理活性的有效化学成分,了解其在生长发育过程中不同时期代谢物的变化规律,利用广泛靶向代谢组学技术检测了竹黄子座不同发育时期的代谢物,找出差异代谢物并进行代谢通路分析。从竹黄子座中共检测出612种代谢物,前期和中期特有27种代谢物。黄酮类、奎宁酸、香豆素等具有良好生物活性的化合物首次在竹黄中被检测到。筛选出的差异代谢物主要是脂质、氨基酸、核苷酸、黄酮类、萜类、有机酸等物质,其中黄酮和氨基酸类化合物占主要地位。通过对代谢通路富集分析,获得6条具有显著意义的代谢途径。黄酮类化合物被认为是除竹红菌素外与竹黄药效有重要联系的化合物。本研究为竹黄药用机理及有效成分深入研究提供了一定的理论基础,为竹黄有效成分的代谢途径解析提供参考。     

4种小檗科植物叶片的蛋白质及氨基酸组成分析

蛋白质和氨基酸是植物体内重要的营养物质,研究药用植物的蛋白质和氨基酸组成对药用植物资源的合理开发和综合利用具有重要意义,但目前对药用植物次生代谢物的研究较为广泛（如黄酮类化合物[1-2],而对其初生代谢物的研究相对较少[3-4]。     

不同地理种源南方红豆杉中紫杉醇和10-DAB含量及影响因子

选择福建省梁野山、龙栖山、闽侯旗山、南靖书洋乡和南平大坪村南方红豆杉(Taxus chinensis var.marei)天然群体分布相对集中区,采集胸径相同的南方红豆杉的当年生针叶和树皮并取树下土壤样品.利用超高效液相色谱分析测定南方红豆杉当年生针叶及树皮中紫杉醇及10-去乙酰基巴卡亭Ⅲ(10-deacetylbaccatin Ⅲ,10-DAB)含量,另测定土壤pH值、速效磷、速效氮、铁、钙、镁、锌含量.结果表明,不论是紫杉醇还是10-DAB含量,不同地理种源南方红豆杉间差异均较大,说明地理位置对于红豆杉中紫杉醇和10-DAB含量具有明显的影响;树皮中紫杉醇含量与土壤中铁含量显著相关(P<0.01);南方红豆杉当年生针叶中及树皮中紫杉醇含量与各种源地气象因子的相关性不显著(P>0.05).     

基于非靶代谢组学多刺绿绒蒿不同器官代谢物差异分析

为了进一步探究传统藏药植物多刺绿绒蒿（Meconopsis horridula）中代谢物成分以及不同器官差异情况,采用UPLC-MS技术对多刺绿绒蒿的叶、根和花三个不同器官代谢物进行分析与鉴定。并利用主成分分析（PCA）、聚类热图分析、正交偏最小二乘-判别分析（OPLS-DA）和KEGG通路富集分析等方法进行不同器官差异代谢产物筛选与通路分析。结果显示,在ESI⁺和ESI^-模式下,共检测注释到947种代谢物,不同器官间差异代谢物进行分析,叶和根差异代谢物有301个,叶和花中差异代谢物有170个,根和花中差异代谢物有244个。通过聚类热图可以看出,大多数代谢物在根中含量较低;KEGG通路富集分析显示,差异代谢物大多富集在氨基酸代谢、花青素生物合成、黄酮类生物合成和生物碱合成等代谢途径。各器官优势黄酮类、萜类和生物碱类代谢物的分析为进一步探究多刺绿绒蒿的不同器官药用特征成分和开发利用提供一定的帮助。     

根分泌物与土壤肥力

植物生长在土壤中 ,既要从土壤中摄取营养 ,又要对土壤产生一定的响应。植物根系的生理特性和根 -土界面的营养环境是影响土壤养分有效性和植物生长的主要因素之一。根分泌物就是植物根对土壤肥力的一种响应。它是根对土壤因素的生化适应的产物。1　根分泌物的种类根分泌物是植物根系释放到周围环境中的各种物质 ,它是生物间相生相克关系不可缺少的成分。根分泌物的产生是通过代谢途径和非代谢途径。代谢途径包括初生代谢和次生代谢。根分泌物的种类繁多 ,数量各异 ,不仅有糖、有机酸和氨基酸等初生代谢物 ,还有酚类等次生代谢物 ,更有一些…