植物作为固着生物,在其生长发育过程中会积累大量的代谢产物,以适应不断变化的环境和各种胁迫。代谢物检测已经应用于植物生物学的不同方面,然而以往的大多数研究都是集中在整株植物或者特定单一组织上,使得有效地找到控制代谢产物变得困难。利用代谢组分析成为识别代谢途径一种高效方式;因此覆盖整个生育期的代谢组是分析代谢丰度相关因素的有效工具。
我们将通过几篇文献为大家概述代谢组学在植物生育期研究中的应用。

案例一

中文题目:水稻全生育周期的代谢调控网络

研究对象:珍汕97和明恢63两个品种水稻20个不同组织

研究技术:代谢组学、转录组学

技术路线

研究结论

该研究利用代谢组和转录组联合分析,对籼稻品种珍汕97和明恢63整个生命周期不同组织的样品进行测定,结合转录和代谢数据构建了水稻全生育期主要组织器官的代谢调控网络(RMRN)并精准识别了调节关键代谢产物积累的调控基因,利用已知的转录因子作为诱饵来筛选木质素代谢新的调控网络,以及根据组织特异性无偏见地识别新的甘油磷脂代谢调控因子。该研究不仅对水稻基础研究和育种实践具有重要意义,大数据资源促进水稻生长调控、抗性和营养品质方面的改良研究。并对其他作物全生育期代谢组学研究提供借鉴。


甘油磷脂代谢

案例二

中文题目:MicroTom代谢网络:在整个生长周期重新连接番茄代谢网路调控

研究对象:番茄组织(根、根、茎、叶、花苞、花)和果皮(果实发育9个阶段)

研究技术:代谢组学、转录组学

技术路线

研究结论:

利用番茄代谢组和转录组数据集,通过整合番茄20个组织和发育时期的代谢组和转录组数据,绘制了番茄整个生长发育过程中主要代谢变化的整体图谱,同时还发现调节重要次级代谢产物(类黄酮和甾体类生物碱)合成的关键调控因子,为深入解析番茄主要代谢物的转录调控网络奠定了基础,并为模式和非模式植物代谢调控的深入研究提供了新思路。

代谢物和基因层次聚类分析和PCA分析

案例三


中文题目:代谢组学和激光共聚焦显微镜(CLSM)分析揭示长柄扁桃叶生长过程中黄酮类化合物的重要作用

研究对象:长柄扁桃叶开花期(AP1)、果实形成期(AP2)、果核期(AP3、AP4)和果实成熟期(AP5、AP6)的叶子;

研究技术:代谢组学、激光共聚焦显微镜

研究结论

通过非靶向代谢组学(UPLC-QTOF-MS)和CLSM(超高压液相-飞行时间质谱和激光共聚焦)研究方法,发现长柄扁桃叶生长过程中黄酮类化合物的积累特征,探究黄酮类化合物在叶中的积累与果实的发育和成熟的相关性,描绘了代谢组图谱,为长柄扁桃的综合开发提供了理论依据。


不同生长期长柄扁桃叶中黄酮类化合物的代谢途径

总结

以上文献通过分析作物整个生命周期代谢组数据构建的代谢调控网络数据集可用于识别关键代谢产物调控的调节基因,在其他物种中使用这种研究策略可能会极大地帮助理解这些物种内重要农艺性状的潜在机制。

如果您对我们的产品感兴趣,欢迎扫码联系我们


参考文献:

[1] Li Y, et al. MicroTom Metabolic Network: Rewiring Tomato Metabolic Regulatory Network throughout the Growth Cycle. Mol Plant. 2020 Aug 3;13(8):1203-1218. doi: 10.1016/j.molp.2020.06.005. Epub 2020 Jun 16. PMID: 32561360

[2] Yang C, et al. Rice metabolic regulatory network spanning the entire life cycle. Mol Plant. 2021 Oct 26:S1674-2052(21)00411-1. doi: 10.1016/j.molp.2021.10.005. Epub ahead of print. PMID: 34715392.

[3] He Y, et al. Metabolomic and Confocal Laser Scanning Microscopy (CLSM) Analyses Reveal the Important Function of Flavonoids in Amygdalus pedunculata Pall Leaves With Temporal Changes. Front Plant Sci. 2021 May 19;12:648277. doi: 10.3389/fpls.2021.648277. PMID: 34093

最近文章