高级植物生理学05代谢物组学

《高级植物生理学05代谢物组学》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、董登峰(广西大学农学院，广西南宁，530005)摘要：代谢物是生物体受遗传控制和环境影响的最终表达产物，以全体代谢物(代谢物组)为研究对象的代谢物组学是继基因组学和蛋白质组学后必然出现的乂一门“组学”技术。本文综述了代谢物组的检测、数据的处理和分析等以及这些技术在植物目标分析、基因功能、代谢途径和代谢工程、整合植物学、信号转导等研究中的应用和前景。关键词：代谢物组学，方法，植物学，应用MetabolomicsApproachesandTheirApplicationtoPlantScienceAbstract：Metabolite

2、saretheendproductsofbiologicalsystemsresponsetogeneticcontroland/orenvironmentalchanges・Metabolomics,whichstudyoftotalmetabolites(metabolome),isaninevitable'omics，followingbygenomicsandproteomics.Inthispaper,metabolomicsapproachesincludingmetabolitesqualitativeandquan

3、titativedetermination,dataacquisitionandminingaswellastheirapplicationtoplantsciencesuchastargetanalysis,genefunctiondetermination,metabolitepathwaysandmetabolicengineering,integrityplantbiology,signaltransductionetcwerereviewed.Keywords:metabolomics;approaches;plants

4、cience;application屮图分类号：Q945.1文献标识码：A遗传信息由基因经转录物向功能蛋白质传递，基因功能由其表达产物來体现。上世纪90年代以来，随着对微生物、植物、动物乃至人类基因组测序工作的完成，生命科学的研究重点开始从揭示生命的所有遗传信息转向基因组功能分析和系统工程调控，研究方法上也从研究单一的基因及产物转移到同时研究生命过程屮多个相关基因及产物，形成了分子系统生物学这一新兴学科，其标志是一系列“组学”方法的先后建立和应用(Oliver等，2002)o代谢物组(metabolome)是指生物体内所有小分子代

5、谢物的总和，是生物体的特定部分在特定坏境中，经基因组表达和新陈代谢产生的中间产物及终产物，其水平代表了基因和环境变化的最终表现。代谢物组学通过测定代谢物组的浓度或变化，研究生物体的系统生化谱和功能调节(Tweendale等，1998)。根据研究对象和目的不同，Fiehn(2002)将生物代谢分析(metaboliteanalysis)分为目标分析(targetanalysis)s代谢谱分析(metabolicprofiling)>代谢物组分析(metabolomicsanalysis)和代谢指纹分析(metabolicfinger

6、printing)0目标分析是对某种特定的代谢产物(如植物激素)进行分析，其目的通常是检测某个基因受扰动后对目标代谢产物浓度所产生的效应，目标分析时样品尽量纯化以减少其它代谢物的干扰。代谢谱分析是对某一完整或交叉的代谢途径功能的描述，是对预设的一系列同类型的代谢物(如脂类，糖类类异戊二烯等)进行定性和定量研究，样品预处理时主要考虑代谢物的化学性质和衬质效应。代谢物组分析是対某一条件下所有代谢组分的定性和定量分析，样品预处理和检测时应尽量满足高灵敏度、高选择性、高通量的要求，并减少衬质效应。对所检测到的海量数据需要进行解析。代谢指纹

7、分

8、收稿日期：基金项冃丿術教育厅基金(C160008)(S叩portedbytheFoundationofGuangxiEducationBureau,GrantNo.C160008)作者简介：葷登峰(1971—),男，湖北京山人，博士，副教授，从事植物逆境分子生物学研究。析是对代谢产物进行高通量的定性，根据起源和相关性进行快速的筛选和分类(如多个基因型间的比较和疾病诊断)。1、代谢物组学研究方法虽然代谢物组学是功能基因组学中最年轻的成员，但它所需要的测定技术早己存在，并相对成熟。与其它功能基因组学科一样，代谢物组学以高通量或大规

9、模实验方法学和统计、计算分析相结合为特征。研究流程包括对生物样品中代谢物进行提取和预处理、代谢组分的定性和定量检测以及对海量数据的降维解析。1.1代谢物的提取和预处理冃前没有一种能够适合所有代谢产物的提取和预处理方法，实际操作中应该根据不同的化合物