代謝組學/應用/營養/植物代謝組
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植物代謝組學是利用模型物種中的分析方法來研究代謝途徑和過程的學科。從這項研究中獲得的資訊被用來了解植物如何生長和執行功能，以及如何提高食物或藥物的質量。本頁面概述了五篇文章和一個網站，它們與瞭解植物代謝組相關。
第一個總結的文章是“植物代謝組學：從整體希望到炒作，再到熱門話題”。在這篇文章中，作者討論了植物代謝組學領域的一些基本問題，並對一些研究中使用的分析方法進行了調查。文章以該領域的應用和提供一些例子來解釋為什麼植物系統是理解生化物質和代謝途徑的寶貴資源而告終。第二篇文章“代謝組學作為功能基因組學工具的潛力”，討論瞭如何提高植物代謝組的覆蓋率，比較不同實驗室之間的結果，並用功能基因組學資訊增強代謝組學資料。“利用代謝組學評估轉基因作物中的非預期影響：問題、前景和機遇”是第三篇文章。這篇文章的重點是轉基因作物，它討論了植物中的分析方法，以及嘗試改善果實質量、顏色和香氣等方面的影響。第四篇文章是“基於液相色譜-質譜的番茄代謝組資料庫”。這篇文章討論了分析方法，例如反相液相色譜、四極杆飛行時間質譜和光電二極體陣列，特別是對於番茄果實。最後，第五篇文章是“代謝物和光照對植物代謝的調控：從單一生物化學途徑研究中汲取的經驗教訓”。這篇文章重點研究了光照如何影響谷氨醯胺合成酶和天冬醯胺合成酶的相互調節。研究人員研究了這兩種酶與其他因素的基因表達，例如蔗糖的存在。
本頁面還回顧了一個網站。為位於英國的“國家植物與微生物代謝組學中心”提供了一個連結和摘要。該網站提供了有關目前正在進行的一些研究活動和計劃的資訊，這些活動和計劃旨在加深對模式植物物種（如擬南芥）中代謝物的理解。他們工作的目的是收集和編目新的資訊，並透過基因組擬南芥資源網路 (GARNet) 等方式與他人分享。
羅伯特·D·霍爾
新植物學家 169:453-468 (2006)
http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/fulltext/118627110/HTMLSTART
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- 代謝組學關注的是細胞和組織的生化組成。近年來，分子生物學領域正朝著更全面的代謝組研究方向轉變。科學家不再侷限於研究單個代謝途徑和代謝物，而是更加關注代謝物的相互作用、整體代謝圖景和調控機制。這種整體視角也需要應用於植物代謝組研究。植物具有非常複雜的細胞結構，以應對和適應不斷變化的環境。不同部位的植物器官擁有不同的代謝組。植物代謝組的複雜性使得我們目前的技術無法完全覆蓋植物細胞中的所有代謝物。這種複雜性也導致了我們對植物代謝組的理解存在很大差距，例如許多未知化合物和未定義的代謝途徑。目前已在植物中發現超過10萬種次生代謝物。植物的品質，或者說構成植物價值的一切，都可以由其代謝譜來定義，這也是理解植物代謝組重要的原因之一。目前有幾種方法可以獲取植物代謝組資料。除了核磁共振波譜法之外，許多方法只能提供特定時間和位置的代謝組快照，無法反映植物體內常見的穩態波動。資料收集方法包括氣相色譜-質譜聯用 (GC-MS)、液相色譜、傅立葉變換離子迴旋共振質譜 (FT-ICR)、毛細管電泳、流動注射質譜 (FI/DI-MS) 和核磁共振波譜法，下文將對這些方法進行詳細介紹。所有這些資料收集方法面臨的最大障礙之一是植物代謝的異質性。每種方法都傾向於對特定代謝物組產生偏差，因此往往需要結合多種資料收集技術才能獲得最佳結果。隨著大量資料的積累，資料解釋和資料儲存也成為了過去一二十年的主要挑戰。手動處理資料已不再可行，需要最大限度地減少資料量和錯誤率，為此需要制定更好的資料報告標準。資料視覺化方法對於理解代謝組的複雜性也至關重要。隨著我們資料生成能力的提高，研究人員必須記住，目標是推動知識進步，而不僅僅是生成資料。為了推動知識進步，需要開展更多跨學科研究，並加強植物代謝組學研究群體之間的溝通。
新名詞
[edit | edit source]- 代謝指紋圖譜
- 代謝譜分析的前身，是對生物體或組織代謝組成的快速高通量篩選。
- 代謝譜分析
- 識別和量化生物體或組織中的代謝物。
- 目標分析
- 基於之前更廣泛的知識，對代謝組中特定部分進行詳細分析。
- 次生代謝物
- 不直接參與生物體生長發育的有機化合物。
- 氣相色譜-質譜聯用 (GC-MS)
- 結合氣相色譜和質譜法分析樣品中的元素。
- 傅立葉變換離子迴旋共振質譜 (FT-ICR-MS)
- 一種質譜分析儀，根據離子的頻率來確定其質荷比，具有高靈敏度和質量精度。
- 毛細管電泳-質譜聯用
- 根據電荷和摩擦力分離顆粒。
- 流動注射/直接進樣 (FI/DI)-質譜聯用
- 無需分離的質譜分析方法，是一種快速高效的定性篩選工具。
代謝組學作為功能基因組學工具的潛力
[edit | edit source]Raoul J. Bino, Robert D. Hall, Oliver Fiehn, Joachim Kopka, Kazuki Saito, John Draper, Basil J. Nikolau, Pedro Mendes, Ute Roessner-Tunali, Michael H. Beale, Richard N. Trethewey, B. Markus Lange, Eve Syrkin Wurtele 和 Lloyd W. Sumner
植物科學趨勢 第 9 卷第 9 期 2004 年 9 月
http://metnet.vrac.iastate.edu/publications/TIPS04.pdf
概覽
[edit | edit source]
- 為了使代謝組學成為可靠的基因組學工具，需要在不同研究群體之間進行標準化，以便進行跨研究的參考。本文分析了將代謝組學與植物基因型和表型聯絡起來所面臨的獨特挑戰。
- 第一步是建立一個龐大的已知和已鑑定代謝物資料庫。其他功能基因組學技術，例如蛋白質組學或轉錄組學，已經建立了這樣的資料庫。大約 50% 的擬南芥基因已在資料庫中記錄和註釋。然而，目前估計只有擬南芥葉片中約 10% 的代謝物被表徵。這很大程度上是技術上的缺陷。
- 推動代謝組學領域發展的另一個關鍵因素是建立補充資訊以進行實驗。與轉錄組學類似，實驗條件對代謝物的存在至關重要。為此，作者建議建立類似於 MIAME 的協議，以便進行可重複的實驗。
- 使用代謝組學作為工具最具挑戰性的方面是冗餘性。代謝物通常與多種酶或多種表型的出現相關。這使代謝組學處於劣勢，因為其他技術通常可以相互驗證。基因序列對應於蛋白質序列，可以與 mRNA 序列相關聯，等等。代謝物在不同條件下和不同位置的多重出現使得植物基因組的譜分析變得尤為困難。
新名詞
[edit | edit source]- NIST (http://www.nist.gov/)
- Wiley (http://www.wileyregistry.com/)
- Sigma–Adrich (http://www.sigmaaldrich.com/catalog/ProductDetail.do?N4=Z541389%7CALDRICH&N5=SEARCH_CONCAT_PNO%7CBRAND_KEY&F=SPEC)
- 以上都是代謝物光譜庫。目前，代謝物的識別是透過將其與這些資料庫中的條目進行比對完成的。
- MIAME (微陣列實驗的最低資訊標準)
- 示例請參考 http://www.mged.org/Workgroups/MIAME/miame.html。該標準描述了進行和解釋可重複微陣列實驗所需的最低背景資訊。本文建議，如果代謝組學要取得進展，就需要制定這樣的方法。
使用代謝組學評估轉基因作物中意外的影響：問題、前景和機遇
[edit | edit source]Owen A. Hoekenga
生物分子技術雜誌 19:159-166 (2008)
http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=2563928&tool=pmcentrez.
概覽
[edit | edit source]- 轉基因作物已成為許多國家的主要食物來源。然而，轉基因作物的使用仍然是一個備受爭議的話題。無論採用何種方法生產轉基因植物，都會不可避免地產生意外影響。一些影響是可預測的，可以用我們目前的生物學知識來解釋，但另一些則是不可預測的，超出了我們的解釋能力。這些意外影響往往成為反對植物基因改造的人士的論據。轉基因植物的支持者則主張實質等同性，即轉基因生物與其傳統親本或同胞之間的相似性。反對者往往反駁說實質等同性缺乏統計基礎或標準。系統生物學正在被用於進一步理解轉基因植物的意外影響，希望能夠為消費者、監管機構、企業等提供更多資訊，逐步消除人們對轉基因植物的恐懼和不確定性。目標代謝組學和非目標代謝組學都被應用於研究中。目標代謝組學通常更為常見，因為研究人員希望能改進或理解特定的性狀。然而，非目標代謝組學在確定意外影響方面具有很大的潛力，因為它能夠超越單個基因的作用。目前已經收集了大量關於多種植物的代謝組學資料。番茄是擁有最多資料的植物之一，在果實品質、顏色和香氣方面已經開展了大量的研究。核磁共振成像和質譜法已被用於番茄的研究，可以用來評估不同植物的食品質量和含量。分析植物代謝組的技術已經成熟，但限制因素在於我們的實驗設計和分析方法。需要一種方法對收集的大量資料進行排序和解釋。類似於 MIAME 和 MIAPE 這樣的微陣列和蛋白質組學實驗標準，也需要用於植物代謝組學資料收集。
- 可預測的影響
- 基於對生物學的理解而解釋
- 不可預測的影響
- 超出明顯的解釋
- 實質等效性
- 轉基因和野生之間的相似性，只新增一個或幾個基因
- 核苷酸多型性
- 特定生物體基因組之間的差異
- 近等基因系 (NIL)
- 透過回交到一個親本品種幾代而構建的植物系，因此子代和親本之間幾乎沒有差異
- 可接受的表型變異
- 與正常情況相比，可以接受的差異
- 分子指紋
- 表徵宏觀分子和小分子水平的影響；適用於常規品種和轉基因品種之間代謝差異的初步草案
- 資料探勘
- 從大量資料中提取模式/結論
Sofia Moco、Raoul J. Bino、Oscar Vorst、Harrie A. Verhoeven、Joost de Groot、Teris A. van Beek、Jacques Vervoort 和 C.H. Ric de Vos
植物生理學 141:1205-1218 (2006)
http://www.plantphysiol.org/cgi/content/full/141/4/1205
- 植物代謝組學的發展需要社群的共同努力。資料必須進行編譯、比較和標準化，以便每個人都能從個別研究工作中獲得的資訊中獲益。本文提出了一種既高解析度又可重複的代謝物分析方法。
- 反相液相色譜、四極杆飛行時間質譜和光電二極體陣列用於分析番茄果實 (Solanum lycopersicum) 中的代謝物（主要是半極性代謝物）。該方法針對文獻中報道的代謝物高度且廣泛的值進行了測試。此外，代謝物位於其預期的表達組織中。收集的資料用於組裝 MoTo DB，即番茄代謝組資料庫。
- MoTo DB 可透過觀察到的質量進行搜尋，並允許一定範圍的偏差，從而允許將資料從低精度分析到高精度分析進行比較。這使研究人員能夠首先了解代謝物的身份，然後透過更嚴格的分析進行進一步研究。
- 總而言之，如果代謝組學要成為一種有用的方法，研究人員必須能夠識別和一致地確定存在的代謝物。透過這些技術，番茄代謝物資料庫將幫助研究人員確定某些代謝物何時存在以及存在多少，從而更好地瞭解它們在番茄代謝中的作用。
- 四極杆飛行時間質譜
- 一種高度特異性的質譜形式。四極杆質譜儀透過使用電場穩定或不穩定離子來充當選擇性質量過濾器。飛行時間系統同樣使用電場，但用於加速離子透過相同的電勢，以確定它們的電荷。這兩個系統一起透過離子到達檢測器的時間來精確地分析分子的質量和電荷。
- 光電二極體陣列檢測
- 光電二極體陣列檢測器可用於測量和檢測整個紫外到可見光譜範圍內的樣品。分析樣品發出的訊號被轉換為電訊號，然後可以記錄和解釋以識別特定化合物。
- MoTo DB
- 番茄代謝組資料庫：http://appliedbioinformatics.wur.nl/moto/
- 苯丙烷類
- 一類從苯丙氨酸合成的植物來源有機化合物。在番茄中，它們充當色素，並提供抵禦紫外線的防禦作用。
- 黃酮類
- 一種苯丙烷類植物次生代謝物，具有抗氧化活性，被認為對癌症、病毒和過敏有健康益處。
I.C. Oliveira、E. Brenner、J. Chiu、M.-H. Hsieh、A. Kouranov、H.-M. Lam、M.J. Shin 和 G. Coruzzi
巴西醫學與生物學研究雜誌 34:567-575 (2001)
- 本文主要關注擬南芥 (Arabidopsis thaliana) 物種，以及光和其他代謝物對谷氨醯胺合成酶和天冬醯胺合成酶表達的調節關係。本文描述了一些與找出這些系統元素之間關係相關的實驗。
- 這項工作的具體興趣在於研究無機氮是如何被同化為氨基酸谷氨醯胺、穀氨酸、天冬氨酸和天冬醯胺的。實驗中使用的途徑模型是擬南芥 (Arabidopsis thaliana)。在植物的木質部和韌皮部中，天冬醯胺和谷氨醯胺是最豐富的遊離氨基酸。這是因為它們是關鍵的氮轉運化合物。負責天冬醯胺和谷氨醯胺合成的酶分別是天冬醯胺合成酶 (AS) 和谷氨醯胺合成酶 (GS)。在這項研究中，研究人員對兩種不同的合成酶分子形式感興趣：GLN2（一種葉綠體形式）和 ASN1。研究人員發現，光和代謝物會導致谷氨醯胺合成酶 (GLN2) 和天冬醯胺合成酶 (ASN1) 的相互調節。也就是說，當 GLN2 表達增加時，相應的 ASN1 基因表達會被抑制。他們還發現，ASN1 的抑制涉及一種依賴於鈣/cGMP 的訊號通路，該通路位於光敏色素的下游。此外，兩種基因的光調節可以透過轉錄機制來解釋，因為光調節元件是光敏色素介導的調節所必需的，並且這些元件已經在 AS 和 GS 啟動子中被識別。
- 有趣的是，光具有改變植物基因表達的能力，因為這種改變通常是透過碳代謝物發生的。例如，研究人員還確定了蔗糖可以透過對黑暗中植物產生相同的影響來部分模擬光的影響。研究發現，蔗糖會導致 GLN2 的誘導，並抑制 ASN1 mRNA 的表達。這與光對代謝途徑的影響相同，只是實驗是在黑暗中進行的。在黑暗中，透過新增谷氨醯胺、穀氨酸、天冬氨酸和天冬醯胺等氨基酸處理，可以拮抗蔗糖的影響。當在沒有光影響的情況下新增這些氨基酸到起作用的蔗糖中時，研究人員發現 GLN2 和 ASN2 的表達受到不同程度的影響。
- 相互調節
- 一種刺激物增加特定酶的效果，但減少另一種酶的效果 - 例如，使用光會增加 GLN2 的表達並抑制 ASN1 基因的表達。
- 氮同化途徑
- 植物和藻類中無法進行氮固定的生物途徑。（http://en.wikipedia.org/wiki/Nitrogen_assimilation)
- 光敏色素
- 植物用來檢測光的光受體。（http://en.wikipedia.org/wiki/Phytochrome)
- 操縱子
- DNA 中的核苷酸序列的功能單位，在轉錄中作為一個單位進行控制以產生 mRNA。（http://en.wikipedia.org/wiki/Operon)
- 擬南芥 (Arabidopsis thaliana)
- 一種小型開花植物，在植物研究中被用作模式生物，因為它具有大約 1.57 億個鹼基對和 5 條染色體的相對較小的基因組。（http://en.wikipedia.org/wiki/Arabidopsis_thaliana)
- 基因表達
- 一個過程，其中從基因中獲取的資訊用於合成功能性基因產物，例如蛋白質或功能性 RNA。（http://en.wikipedia.org/wiki/Gene_expression)
- 本文討論了擬南芥 (Arabidopsis thaliana) 物種中的一種調控過程，而調控是代謝課程中涵蓋的主題之一。在本課程中，我們討論了啟用和抑制酶活性的分子，本文還討論了光和代謝物如何影響 GLN2 和 ASN1 基因的表達。
Marcela Zozaya-Hinchliffe、Carol Potenza、Jose Luis Ortega 和 Champa Sengupta-Gopalan
植物科學 168.4:1041-1052 (2005 年 4 月)
- 本文主要關注質體谷氨醯胺合成酶表達的調控以及氮和2-氧戊二酸對紫花苜蓿的影響。文章還描述了一些與該方向相關的實驗。
- 這項研究旨在瞭解碳氮狀態如何調節谷氨醯胺合成酶（GS）在轉錄和轉錄後水平上的表達。谷氨醯胺合成酶（GS）是一種酶，它在氮代謝中起著至關重要的作用，催化穀氨酸和氨的縮合形成谷氨醯胺。他們從紫花苜蓿（苜蓿）葉片中分離出一個假定的質體谷氨醯胺合成酶（GS2）。研究人員在這項研究中分析了GS2基因在器官/組織中的特異性表達，並得出結論：它在所有綠色組織中都有表達。他們表明，紫花苜蓿GS2基因也在固氮根瘤中表達，其表達不受固定氮的調節。硝酸鹽（NO3−）處理導致紫花苜蓿根和葉中GS2的誘導，但兩種器官的訊號機制不同。在根部，NO3−似乎作為GS2誘導的直接訊號，而在葉片中，NO3−的次級代謝物可能作為訊號。他們還證明，2-氧戊二酸（2-OG）與NO3−結合，顯著誘導GS2表達，表明2-OG是紫花苜蓿GS2的潛在主要代謝誘導劑。谷氨醯胺或蔗糖與NO3−結合處理，似乎也誘導了根部GS2，但與2-OG/NO3−組合相比，誘導存在滯後。它提供了對質體谷氨醯胺合成酶的調控和表達的見解。這些結果增強了我們對植物代謝的理解，並瞭解不同的迴圈和途徑如何相互關聯。它顯示了兩種分子如何協同作用來增加GS2的誘導，以及當它們在不同組織中起作用時，相同的分子如何具有不同的作用或在過程的不同階段產生作用。
- 2-氧戊二酸
- 它是戊二酸的兩種酮衍生物之一。
- 谷氨醯胺合成酶
- 它是一種酶，在氮代謝中起著至關重要的作用，催化穀氨酸和氨的縮合形成谷氨醯胺。（http://en.wikipedia.org/wiki/Glutamine_synthetase）
- 紫花苜蓿（Medicago sativa）
- 紫花苜蓿（Medicago sativa）是豆科植物中的一種開花植物，被栽培為重要的飼料作物。（http://en.wikipedia.org/wiki/Alfalfa）
- 質體
- 一種雙膜結合的細胞器，參與食物的合成和儲存，通常存在於光合生物（如植物）的細胞中。（http://www.biology-online.org/dictionary/Plastid）
- 這篇文章與谷氨醯胺合成酶的調控以及氮對其的影響有關。在我們課程中，我們學習了不同因素的變化如何影響不同分子的功能，並激活或抑制它們。有時引入或去除一個分子會減緩甚至停止一條途徑。看到氮對谷氨醯胺合成酶的影響很有趣。
Jonathan R. Howarth, Saroj Parmar, Janina Jones, Caroline E. Shepherd, Delia-Irina Corol, Aimee M. Galster, Nathan D. Hawkins, Sonia J. Miller, John M. Baker, Paul J. Verrier, Jane L. Ward, Michael H. Beale, Peter B. Barraclough和Malcolm J. Hawkesford。
實驗植物學雜誌 59.13:3675–3689 (2008 年 10 月)
http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=2561146&tool=pmcentrez
- 本文主要關注的是小麥灌漿期間氨基酸代謝的協調錶達以響應氮和硫的缺乏。文章展示了不同肥料對冬小麥的影響，並展示了哪些肥料可能更好。
- 隨著人口的增長，對小麥和其他穀物的需求不斷增長。農業用地的總面積也在減少，在這種情況下，提高肥料效率變得越來越重要。農業系統的可持續性將取決於提高肥料利用效率，並根據特定功能定製設計肥料。它們需要對環境安全，並且與目前大多數未被作物完全吸收的肥料不同，新一代肥料需要設計成完全利用，從而減少肥料的浪費，進而減少汙染。氮肥的施用與小麥的籽粒產量和品質（蛋白質含量）直接相關。硫（S）營養更具體地與胚乳中谷蛋白的水平以及谷蛋白與其他籽粒儲存蛋白的比例相關，這決定了麵糰的彈性和麵包的品質。小麥作物生長期間，氮和硫在營養組織中積累，然後在營養組織衰老和籽粒發育的併發過程中重新分配到正在發育的種子中。氨基酸是氮從葉片重新分配到籽粒中進行灌漿的主要形式。在高氮條件下生長的小麥植株的葉片中，從最近還原的硝酸鹽中積累了遊離氨基酸，隨後被載入到韌皮部中。在葉片中，硫要麼以硫酸鹽的形式儲存，要麼被還原並透過還原性硫同化途徑摻入有機形式。這一系列反應發生在質體中，併產生氨基酸半胱氨酸（Cys），用於合成各種含硫有機分子，如蛋氨酸（Met）和谷胱甘肽（GSH）。雖然氮和硫的重新分配的物理過程已被詳細研究，但這些過程的遺傳控制及其對農藝生產力的貢獻卻鮮為人知。使用基因組時代分析技術的代謝和遺傳水平的研究將有助於提供對小麥灌漿期間氮和硫重新分配中許多貢獻性性狀的調控的新見解，並可能為提高可耕作作物中這些過程的效率提供目標。在本報告中，我們介紹了對田間生長的冬小麥植株在不同氮和硫肥施用情況下，開花後葉片和籽粒的代謝組學和轉錄組學評估。材料來自 Rothamsted Research（英國哈彭登）的 Broadbalk 冬小麥試驗，該試驗是世界上持續時間最長的科學試驗，已經為小麥作物營養提供了 164 年的農藝資料。隨著現代分析技術的出現，該試驗成為遺傳學和代謝組學研究的寶貴資源。
- 代謝組學
- 代謝組學是對“特定細胞過程留下的獨特化學指紋的系統研究”——具體來說，是對其小分子代謝物譜的研究。代謝組代表了生物體中所有代謝物的集合，它們是基因表達的最終產物。（http://en.wikipedia.org/wiki/Metabolomics）
- 轉錄組學
- 轉錄組學是對轉錄組的研究，即在任何時候由基因組產生的所有 RNA 轉錄物的完整集合。
- 開花
- 開花是花朵完全開放並具有功能的時期。（http://en.wikipedia.org/wiki/Anthesis）
- 核磁共振（NMR）
- 核磁共振（NMR）是賦予在施加外部磁場的情況下觀察原子核的特定量子力學磁性特性的物理共振現象的名稱。（http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_magnetic_resonance）
- 在生物化學：代謝課程中，我們專門研究細胞代謝過程中涉及的途徑和反應，並瞭解它們如何影響動物/植物的生理功能。本文展示了氮和硫如何在小麥中以不同的形式積累和運輸。這有助於我們瞭解參與這兩種元素在植物中運輸和積累的途徑的生理意義，並能夠為它們設計易於植物吸收的肥料，從而提高肥料的效率。
http://www.metabolomics.bbsrc.ac.uk/
- 該網站的主要目標是作為英國一組研究實驗室的資訊門戶。它概述了專案、裝置、出版物和資源，這些資源可供公眾使用，以增進對植物代謝組學以及該資訊對一系列相關領域的應用的瞭解。
- 該網站描述了國家植物與微生物代謝組學中心的活動，該中心是英國Rothamsted Research和生物研究委員會的合作機構。該中心主要專注於植物和微生物代謝組學研究。主站點提供指向代謝組學背景資訊的連結，以及對當前專案、出版物和中心可用裝置的描述。該網站描述了代謝組學是一門多學科科學的事實，它需要化學家、生物學家和“資訊學家”的合作。由於目前還沒有一種光譜方法能夠檢測到所有型別的代謝物，因此使用多種方法來確定代謝資訊。這些方法包括核磁共振、氣相色譜、高效液相色譜和直接進樣質譜。
- 網站上描述的一些專案包括建立一個高通量植物和微生物代謝組學研究中心（MeT-RO），開發用於擬南芥基因功能分析的層次方法（HiMet）以及探索擬南芥的基因組學（GARNet）。MeT-RO專案利用植物、微生物和突變體庫為醫藥、食品質量和安全研究提供資訊。它涉及從受控實驗條件下生長的生物材料中獲取分析資料。它還旨在建立一個使用者可訪問的網路資源，其中包含表型資料和植物和微生物代謝物譜庫。HiMet專案涉及應用於擬南芥突變體的高通量代謝物指紋圖譜和靶向分析方法。在此之後，研究人員打算應用模式識別和機器學習方法來開發生化表型分類。這種指紋圖譜的目的是分配基因功能。最後，GARNet旨在成為一個擬南芥研究的國際平臺，在那裡可以共享方法和研究報告。國家中心站點包含指向GARNet站點的連結，該站點提供報告和下載（http://garnet.arabidopsis.org.uk/）。
- 總之，該網站概述了在識別植物代謝物和基因組資訊以用於各種農業和生化應用方面的一些研究工作。此外，該網站還提供了大量的關於實驗的資訊，特別是在英國發生的與擬南芥植物物種相關的實驗資訊。
- 靶標化合物分析
- 特定代謝物的定量。
- 代謝譜分析
- 對一組相關化合物或特定代謝途徑成員的定量或定性測定。
- 化學計量學
- 將多變數統計、模式識別和資訊學方法應用於化學資料。
- 蛋白質組學
- 對蛋白質的大規模研究，特別是結構和功能。（http://en.wikipedia.org/wiki/Proteomics）
- 轉錄組學
- 細胞或組織中基因表達的定量測量，通常涉及透過基因晶片等方法測量mRNA水平。
- 類胡蘿蔔素
- 天然存在於植物的色素體和其他光合生物（如藻類、某些真菌和某些細菌）中的有機色素。（http://en.wikipedia.org/wiki/Carotenoid）
- 苯丙烷類
- 一類從苯丙氨酸合成而來、源於植物的有機化合物。（http://en.wikipedia.org/wiki/Phenylpropanoid）
- 該網站與課程的相關性在於它討論了用於分析植物代謝組學的各種實驗技術，並詳細介紹了揭示代謝途徑和調節分子的分析工具的具體細節。當前課程中正在學習的一個主題是植物中光合作用的過程以及它與氧化磷酸化之間的關係。該網站與課程相關，因為它側重於植物中發生的光合作用等機制，並描述了相關的代謝物。
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- 在此輸入您的文章摘要。請注意，每個條目的開頭（有時是結尾）的標點符號至關重要。它應該在 300 到 500 個字之間。文章的主要內容是什麼？他們試圖回答什麼問題？他們找到了明確的答案嗎？如果是，是什麼？如果不是，他們發現了什麼或他們的發現中存在哪些矛盾的想法？
- 輸入一篇 100 到 150 個字的描述，說明本文中的資料如何與傳統代謝課程相關聯。這篇文章是否與特定的途徑（例如，糖酵解、檸檬酸迴圈、類固醇合成等）或調節機制、能量學、位置、途徑的整合相關？它是否討論了新的分析方法或想法？這篇文章是否展示了與人類基因組計劃（或其他基因組計劃）的聯絡？
審稿人 Mohamad A.M.
- 確定資源的主要關注點。可能的答案包括特定生物體、資料庫設計、資訊整合，但還有許多其他可能性。
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- 確定資源的主要關注點。可能的答案包括特定生物體、資料庫設計、資訊整合，但還有許多其他可能性。
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- 在此輸入您的文章摘要。請注意，每個條目的開頭（有時是結尾）的標點符號至關重要。它應該在 300 到 500 個字之間。文章的主要內容是什麼？他們試圖回答什麼問題？他們找到了明確的答案嗎？如果是，是什麼？如果不是，他們發現了什麼或他們的發現中存在哪些矛盾的想法？
- 輸入一篇 100 到 150 個字的描述，說明本文中的資料如何與傳統代謝課程相關聯。這篇文章是否與特定的途徑（例如，糖酵解、檸檬酸迴圈、類固醇合成等）或調節機制、能量學、位置、途徑的整合相關？它是否討論了新的分析方法或想法？這篇文章是否展示了與人類基因組計劃（或其他基因組計劃）的聯絡？
審稿人: Ahmad S.K.
- 本文的主要關注點是使用 LC/ESI-QTOF-MS 技術建立擬南芥的代謝物譜，並研究野生型擬南芥中的代謝變化。
- 特點
- 在獨特的時點出現獨特的 m/z。 (http://www.plantphysiol.org/cgi/content/full/147/4/2107)
- 基質效應
- 在化學分析中，基質是指樣品中除分析物以外的所有成分。[1] 基質會對分析執行方式和獲得結果的質量產生重大影響。 (http://en.wikipedia.org/wiki/Matrix_(chemical_analysis))
- 同位素丰度
- 樣品中特定同位素原子數與指定同位素原子數或元素總原子數之比。 (http://www.answers.com/topic/isotope-abundance)
- 無效突變
- 完全缺少基因複製的突變體。這可能是由於基因產物完全不存在造成的。 (http://en.wikipedia.org/wiki/Null_allele)
在高等真核生物中缺乏研究代謝組學分析方法被認為是植物代謝組學研究的主要障礙之一。本文探討了使用 LC/ESI-QTOF-MS 技術研究擬南芥等模式生物代謝組學的潛力。文章中的研究人員研究了擬南芥的苯丙烷類化合物和黃酮類化合物生物合成途徑，以鑑定參與這兩個途徑的代謝物。文章還討論了野生型和兩個突變體 (tt4 和 tt5) 代謝物之間的聯絡。圖 1 顯示了苯丙烷類化合物途徑。tt4 缺乏查爾酮合酶，tt5 缺乏查爾酮異構酶。液相色譜-電噴霧電離四極杆飛行時間質譜 (LC/ESI-QTOF-MS) 用於檢測代謝物發出的質量訊號。Ler (野生型) 和 tt4 突變體代謝譜之間的比較表明，在 Ler 中有 18 種不同的推定代謝物高表達。其中 12 種代謝物參與黃酮類化合物生物合成途徑。2 種代謝物被確定為羥基肉桂醯胺精胺綴合物。在 tt4 突變體中，與 Ler 相比，酚類膽鹼酯表達增加了 4-29 倍，芥子醯膽鹼二聚體表達增加了 4-29 倍和 10-25 倍。在 tt5 中，鑑定了 14 種代謝物，這些代謝物參與柚皮素查爾酮的代謝。總體而言，在野生型和擬南芥突變體中均鑑定了 660 種特徵。從這些特徵中檢測到約 220 種化合物，其中 40 種以前在擬南芥中未被鑑定出來。這項研究證明了 (LC/ESI-QTOF-MS) 技術在擬南芥代謝組學目錄化方面的潛力。
代謝組學分析具有成為功能基因組學和系統生物學工具的巨大潛力。植物代謝組學的研究預計將對食品產品的改善和生物活性化合物的發現產生經濟效益，從而促進經濟發展。本文研究了缺乏查耳酮合酶 (tt4) 和查耳酮異構酶 (tt5) 的擬南芥突變體，以瞭解代謝物之間的聯絡。這些酶參與苯丙烷類和黃酮類生物合成途徑。本文證明了液相色譜-電噴霧電離四極杆飛行時間質譜法是一種可行的分析擬南芥代謝組的方法。
- 轉基因作物在一些國家和農業經濟領域普遍存在，但也存在爭議。轉基因作物改良的支持者經常引用轉基因作物與其非轉基因親本和姊妹品種的“實質等效性”。反對轉基因作物改良的人經常駁斥實質等效性標準，並聲稱它缺乏統計依據。反對者還強調了遺傳改造可能對食品質量和成分造成的可能存在的意外影響。系統生物學方法有望透過表徵傳統和轉基因改良作物品種及其產品的組成，幫助消費者、監管機構和其他利益相關者做出有關轉基因作物改良的明智決策。具體而言，質譜 (MS) 和核磁共振 (NMR) 輔助的代謝組學分析有望對食品成分和質量進行有效而全面的評估。這將使觀察到的轉基因代謝組能夠相對於消費者和監管機構在傳統品種中觀察到的可接受的表型範圍進行評估。針對性（封閉架構）和非靶向（開放架構）代謝組學在轉基因作物辯論中已經討論過了。
- MIAME 和 MIAPE 標準目前是許多期刊發表微陣列和蛋白質組學實驗的要求。預計類似的標準最終也將應用於代謝組學資料。隨著更多資料集或被存入公開可訪問的資料庫，整合多層次資訊的薈萃分析預計將提出無數的系統生物學問題。整合基因、性狀和表型本體的受控詞彙預計將進一步協助這些薈萃分析。識別具有遺傳資訊的人群已被證明對解決重要的生物醫學和農學問題有效，其中包括識別癌症風險因素和對主糧作物類胡蘿蔔素生物強化至關重要的基因。從使用代謝組學、基因組學和蛋白質組學方法研究的具有遺傳資訊的人群中可以開發出大量而有效的資源。轉基因食品組成和質量的意外影響範圍和特性可以幫助告知消費者、監管機構和其他利益相關者。
- 代謝組學是一種“組學”方法，旨在全面分析生物樣本中的所有代謝物。對數千個植物樣本進行詳細的代謝譜分析已被證明具有巨大潛力，可以徹底繪製植物代謝過程圖。然而，同時實現全面分析和高通量是困難的。這是由於植物代謝物的多樣性巨大。串聯四極杆質譜儀 (TQMS) 的多反應監測 (MRM) 已被確立為一種實用且高效的方法，可以以高通量的方式定量數百種目標代謝物。在這種技術中，TQMS 同時監測每個代謝物的特定前體離子和產物離子。使用 TQMS 的 MRM 是靶向代謝組學中的一項基本技術。這種方法具有高靈敏度、重現性和寬動態範圍。在本研究中，透過使用 TQMS 的自動流動注射分析，優化了特定化合物的 MRM 條件。這些條件應用於使用 TQMS 結合超高效液相色譜 (UPLC) 對生物樣本進行高通量自動化分析。基於代謝物積累模式的層次聚類分析顯示了植物科之間的差異，這使得能夠使用批學習自組織對映分析預測科特異性代謝物。因此，人們認為自動化廣泛靶向代謝組學方法將有助於未來大規模代謝物分析和比較代謝組學的進展。