LC-MS代谢组学+转录组助力杜鹃花、柳杉、油茶叶片等植物组织研究
导读
代谢组学是目前关注度颇高的组学方向：其一，大家普遍认可代谢物是反映生物表型、状态的最有效分子；其二，代谢物被认为是功能分子、信号分子，其慢慢与功能组相挂钩；其三，肠道微生物等新兴研究热点的带动。以小鹿多年组学经验直观感觉：近几年代谢组学的课题项目数量几乎超过了蛋白质组。
本篇小鹿将分享3篇LC-MS代谢平台在杜鹃花、柳杉、油茶叶片等植物组织研究的应用~探讨LC-MS平台在代谢组分析中的重要作用。
选择LC-MS做讨论的理由有三：
（1）LC-MS平台对代谢物的覆盖最广、灵敏度更高。从文献中已报道的同时使用多种分析平台的数据来看，都是LC-MS获得的数据量显著更多；
（2）相比于GC-MS，LC-MS一般无需衍生处理，分析平行性更好，更适合大规模样本的分析；
（3）使用LC-MS平台的人员和机构更多，包括很多做NMR和GC-MS的代谢组学专家都已转向LC-MS。
文章一
通过对杜鹃叶片的RNA-seq分析发现：在低温驯化和去低温驯化过程中光保护有助于提高杜鹃叶片的抗冻性
期刊：Horticulture Research
影响因子：7.291
发表时间：2022年1月
样本类型：植物叶片
合作项目单位：浙江大学
运用组学技术：转录组学、LC-MS靶向代谢组-植物激素（由鹿明生物提供技术支持）
研究背景
冷冻耐受（FT）是北温带植物的一项获得性能力。多年生的木本植物在秋冬两季较短的光周期和较低的温度下逐渐获得FT的过程称为“低温驯化”(CA)。近年来，由于暖冬和非季节性气温变暖导致一些植物不完全的CA和未成熟的DA，而这种对寒冷的反应会给这些植物带来一系列的威胁。
2022年1月，欧易/鹿明生物合作客户浙江大学夏宜平教授课题组在期刊发表的研究成果，通过转录组学技术、LC-MS靶向代谢组学-植物激素技术研究方法，发现了杜鹃叶片通过光合作用和积累碳水化合物以及降低ABA、JA和木质素含量来获得抗冻性。
研究思路
研究结论
结合前期成果，本研究发现昼夜节律可能在杜鹃花叶片冬季获得LFT过程中发挥关键作用。WGCNA分析揭示某些昼夜节律相关基因在CA过程中上调，在DA过程中下调，可能分别与糖的积累和分解代谢有关。本文作者提出，在野外条件CA的低温和强光胁迫下，越冬叶片获取LFT的机制是独特的。这是通过光合作用和积累碳水化合物以及ABA、JA和木质素含量的降低来实现的。在研究中作者运用转录组学、LC-MS靶向代谢组学-植物激素技术发现了杜鹃越冬时，叶片获取LFT的独特机制。同时靶向代谢组学技术，已经作为一种较为成熟的研究手段，可以对我们前期关注的代谢物进行分析，作为非靶向代谢组学技术的一种补充和证明。
文章二
转录组和代谢组分析揭示不同季节柳杉针中萜类和类黄酮生物合成的差异
期刊：Frontiers in plant science
影响因子：6.627
发表时间：2022年7月
样本类型：柳杉针叶
合作项目单位：南京林业大学林学院林业遗传与生物技术教育部重点实验室
运用组学技术：转录组学、双平台代谢组学（LC-MS平台+GC-MS平台）（由鹿明生物提供技术支持）
研究背景
柳杉（Cryptomeria fortunei）是我国特有树种，其中类黄酮和萜类化合物是其主要的药理成分，具有出色的解毒、抗氧化、抗真菌和杀虫特性，已被用作植物保护、化妆品和制药行业的原料。季节性变化（Seasonal changes，SCs）是全球环境变化的主要组成部分，日长、光照强度和温度在年度周期中发生巨大变化。SC会引起树木中代谢物和其他植物化学物质的变化，并改变植物萜类化合物的产生、烯烃含量以及抗氧化和抗菌特性。
2022年7月,南京林业大学林学院林业遗传与生物技术教育部重点实验室在Frontiers in plant science（IF：6.627）期刊发表的研究成果，运用转录组学、双平台代谢组学技术阐述对季节性变化引起的柳杉（Cryptomeria fortunei）针叶代谢和转录组学变化的理解，为柳杉的适应机制及其代谢物的提取提供了参考，以揭示季节间柳杉针叶代谢反应的分子调控。
研究思路
研究结论
该文章结合转录组学、GC-MS非靶向代谢组学、LC-MS非靶向代谢组学分析，探讨了不同季节间差异代谢物的生物合成机制，季节变化影响主要集中在光合作用途径、萜类化合物、类黄酮生物合成途径，为柳杉的适应机制及其代谢物的提取提供参考。进一步阐明植物在特定生理生态条件下的适应和调控机制。
文章三
二氢黄酮醇4-还原酶（CoDFR）的过表达促进炭疽病抗性中黄酮的产生
期刊：Frontiers in Plant Science
影响因子：6.627
发表时间：2022年11月
样本类型：油茶
合作项目单位：中国林业科学研究院亚热带林业研究所
运用组学技术：LC-MS靶向代谢组学（由鹿明生物提供技术支持）
研究背景
炭疽病菌于1882年由Penzig首次发现，主要分布在热带和亚热带地区。作为一种植物病原体，它可以引起多种木本和草本植物病害。严重制约作物质量和产量的提高，造成了巨大的经济损失，油茶树种作为重要的木本油树种，受炭疽病影响，油茶树种子年产量减少20%-40%，严重者甚至减少80%，给当地林务员和油茶树企业造成重大损失。因此，挖掘抗病基因培育抗病品种是防治炭疽病最经济有效的措施。
2022年11月，由中国林业科学研究院亚热带林业研究所姚小华、卓仁英研究员课题组在Frontiers in Plant Science期刊（IF:6.627）发表的研究成果，通过LC-MS靶向代谢组学研究方法，发现了CoDFR在植物炭疽病抗性中特征，为类黄酮介导的防御机制的关键作用提供了理论依据。
研究思路
研究结论
研究发现接种后感病油茶叶片黄酮含量增加。抗性油茶树品种的CoDFR的表达与光孢子虫侵染的时间进程呈正相关。烟草中CoDFR的过表达增加了水杨酸含量，调节了黄酮通路相关基因的表达，促进了黄酮的积累，从而增加了炭疽病的抵抗力。
本文运用经典的黄酮酚类靶向代谢组学研究方法发现CoDFR的过表达可能与增加油茶对真菌病原体的抵抗力有关。这为植物对真菌等的广泛抗性提供了参考。
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