生物体的表型是由DNA、RNA、蛋白质及代谢物共同调控决定的。研究mRNA可以锁定组间差异的关键基因，并进一步揭示基因水平的调控网络。但是单一的组学研究难以摸清调控网络中，多水平之间的复杂关系。
代谢组学是以内源性小分子化合物为对象，通过色质联用技术，结合生物信息学分析，研究生命体内代谢物的种类和含量的学科。通过代谢物的含量变化及规律，寻找相关的代谢通路，进而阐释生物学问题。
代谢物作为生物体表型的基础和直接体现者，是一种天然的表型指标。一方面，可以单独作为表型数据衡量各个样品的水平，另一方面，可以结合其他组学（转录组、蛋白组、微生物多样性、宏基因组、GWAS），缩小候选基因/通路、进行多水平互相印证、探究共生/寄生关系、辅助基因定位等。代谢组+ （Meta+）研究模式已经在多个领域广泛使用，成为深入研究科学问题，系统阐释作用机制的利器。
目前代谢组学技术已经应用到了各个领域，医学研究（开发临床标志物、疾病研究），农学研究（生长发育、胁迫响应、免疫互作、突变表型），微生物发酵（食品安全、风味工艺），药学（药效评估、中药活性成分），环境群落（土壤环境，水体环境，肠道环境），育种（作物育种、花卉培育）等。
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