植物代谢组学整体解决方案

应用领域

非生物环境关系研究

不适宜的环境会形成胁迫条件，如极端高温或低温，盐渍化和干旱等，植物为了生存会对这些胁迫条件感知和作出相应的反应。

植物与微生物

植物受到病原菌的侵染后会产生自身的免疫应答反应，代谢物在这种免疫反应中扮演着非常重要的角色。

在表型鉴定中的应用

大多数经基因修饰或敲出的个体缺乏明显的表型变化，可以通过代谢物含量加以区别。

代谢途径及功能基因组研究

理清代谢途径中一系列的底物

药用植物研究中的应用

药材的采摘、加工与炮制，质量控制以及药物在体内的代谢监测，药用植物种资源的开发等。

与人类健康研究

植物活性成分的化学结构、化学合成途径、生物有效性评价，以及潜在的作用靶点等。

代谢组学技术

非靶向代谢组学

对一个生物体系所有小分子代谢物质的定性定量分析，是一种无偏向的代谢组学分析方式。

全局精准非靶向代谢组学

第二代非靶向代谢组学，相比普通的非靶向代谢组学,在检测物质含量的精准度、准确性上，实现巨大提升。

脂质组学

比较不同生理状态下脂代谢网络的变化，进而识别代谢调控中关键的脂生物标志物 , 最终揭示脂质在生命活动中的作用机制。

靶向代谢组学

脂肪酸定量分析、短链脂肪酸定量分析、胆汁酸定量分析、神经递质定量分析、氨基酸定量分析、有机酸定量分析、TMAO及相关代谢物分析。

案例分析

一种脂肪酶通过脂质重塑过程参与拟南芥热应激反应
HEAT INDUCIBLE LIPASE1 Remodels Chloroplastic Monogalactosyldiacylglycerol by Liberating α-Linolenic Acid in Arabidopsis Leaves under Heat Stress

发表期刊：Plant Cell 影响因子：9.618
发表日期：2018年发表单位：日本神奈川可持续资源科学中心

研究背景

在热胁迫下，不同植物品种的叶绿体均含有α-亚麻酸(18:3）和十六碳三烯酸（16:3）等多不饱和酸。

研究设计

在本研究中，作者发现一种脂肪酶指定的热诱导脂肪酶1（HIL1）在热胁迫下诱导拟南芥叶片中单半乳糖基二酰甘油（MGDG）的分解代谢。利用耐热性试验，一个具有破坏HIL1的T-DNA插入突变体被证明具有热应激敏感表型。脂质组分析表明，在高温胁迫下，HIL1突变体34:6-MGDG的减少部分受损。同时，HIL1突变体中54:9-三酰甘油的热诱导增量比野生型低18%。重组HIL1蛋白消化MGDG产生 18:3游离脂肪酸（18:3-FFA），而不是18:0和16:0-FFAs。利用公共数据库进行的转录组共表达网络分析表明，各种陆地植物的HIL1同源表达水平与叶绿体热应激反应密切相关。因此，HIL1编码一种叶绿体MGDG脂肪酶，在34:6（18:3/16:3）的第一步释放18:3-FFA，提示HIL1在植物热胁迫诱导的脂质重塑过程中起重要作用。

图 1 HIL1 同源基因在植物物种中进化保守且 HIL1-like proteins 在陆生植物中具有不可或缺的作用

图 2 HIL1 的基因共表达网络分析发现其与 CLPB3 和 DGD1 密切相关，大豆、西红柿等植物中均存在

图 3 重组 HIL1 蛋白水解 MGDG 释放 18:3

参考文献

Y. Higashia et al., HEAT INDUCIBLE LIPASE1 Remodels Chloroplastic Monogalactosyldiacylglycerol by Liberating α-Linolenic Acid in Arabidopsis Leaves under Heat Stress. The Plant Cell, Vol. 30: 1887–1905, August 2018