代謝組學(xué)助力植物生長發(fā)育研究

植物作為固著生物，在其生長發(fā)育過程中會積累大量的代謝產(chǎn)物，以適應(yīng)不斷變化的環(huán)境和各種脅迫。代謝物檢測已經(jīng)應(yīng)用于植物生物學(xué)的不同方面，然而以往的大多數(shù)研究都是集中在整株植物或者特定單一組織上，使得有效地找到控制代謝產(chǎn)物變得困難。利用代謝組分析成為識別代謝途徑一種高效方式；因此覆蓋整個生育期的代謝組是分析代謝豐度相關(guān)因素的有效工具。
我們將通過幾篇文獻為大家概述代謝組學(xué)在植物生育期研究中的應(yīng)用。

案例一

中文題目：水稻全生育周期的代謝調(diào)控網(wǎng)絡(luò)

研究對象：珍汕97和明恢63兩個品種水稻20個不同組織

研究技術(shù)：代謝組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)

技術(shù)路線：

研究結(jié)論：

該研究利用代謝組和轉(zhuǎn)錄組聯(lián)合分析，對秈稻品種珍汕97和明恢63整個生命周期不同組織的樣品進行測定，結(jié)合轉(zhuǎn)錄和代謝數(shù)據(jù)構(gòu)建了水稻全生育期主要組織器官的代謝調(diào)控網(wǎng)絡(luò)（RMRN）并精準(zhǔn)識別了調(diào)節(jié)關(guān)鍵代謝產(chǎn)物積累的調(diào)控基因，利用已知的轉(zhuǎn)錄因子作為誘餌來篩選木質(zhì)素代謝新的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，以及根據(jù)組織特異性無偏見地識別新的甘油磷脂代謝調(diào)控因子。該研究不僅對水稻基礎(chǔ)研究和育種實踐具有重要意義，大數(shù)據(jù)資源促進水稻生長調(diào)控、抗性和營養(yǎng)品質(zhì)方面的改良研究。并對其他作物全生育期代謝組學(xué)研究提供借鑒。

甘油磷脂代謝

案例二

中文題目：MicroTom代謝網(wǎng)絡(luò)：在整個生長周期重新連接番茄代謝網(wǎng)路調(diào)控

研究對象：番茄組織（根、根、莖、葉、花苞、花）和果皮（果實發(fā)育9個階段）

研究技術(shù)：代謝組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)

技術(shù)路線：

研究結(jié)論：

利用番茄代謝組和轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)集，通過整合番茄20個組織和發(fā)育時期的代謝組和轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，繪制了番茄整個生長發(fā)育過程中主要代謝變化的整體圖譜，同時還發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)重要次級代謝產(chǎn)物（類黃酮和甾體類生物堿）合成的關(guān)鍵調(diào)控因子，為深入解析番茄主要代謝物的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)奠定了基礎(chǔ)，并為模式和非模式植物代謝調(diào)控的深入研究提供了新思路。

代謝物和基因?qū)哟尉垲惙治龊蚉CA分析

案例三

中文題目：代謝組學(xué)和激光共聚焦顯微鏡(CLSM)分析揭示長柄扁桃葉生長過程中黃酮類化合物的重要作用

研究對象：長柄扁桃葉開花期（AP1）、果實形成期（AP2）、果核期(AP3、AP4)和果實成熟期(AP5、AP6)的葉子；

研究技術(shù)：代謝組學(xué)、激光共聚焦顯微鏡

研究結(jié)論：

通過非靶向代謝組學(xué)（UPLC-QTOF-MS）和CLSM（超高壓液相-飛行時間質(zhì)譜和激光共聚焦）研究方法，發(fā)現(xiàn)長柄扁桃葉生長過程中黃酮類化合物的積累特征，探究黃酮類化合物在葉中的積累與果實的發(fā)育和成熟的相關(guān)性，描繪了代謝組圖譜，為長柄扁桃的綜合開發(fā)提供了理論依據(jù)。

不同生長期長柄扁桃葉中黃酮類化合物的代謝途徑

總結(jié)

以上文獻通過分析作物整個生命周期代謝組數(shù)據(jù)構(gòu)建的代謝調(diào)控網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集可用于識別關(guān)鍵代謝產(chǎn)物調(diào)控的調(diào)節(jié)基因，在其他物種中使用這種研究策略可能會極大地幫助理解這些物種內(nèi)重要農(nóng)藝性狀的潛在機制。

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參考文獻：

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