代謝組學(xué)的研究進(jìn)展課件

代謝組學(xué)的研究進(jìn)展代謝組學(xué)的研究進(jìn)展1.代謝組學(xué)簡(jiǎn)介脂類(lèi)組學(xué)

Studyoflipids&interactingentities

糖類(lèi)組學(xué)Studyofsugars&interactingentities代謝組學(xué)（細(xì)胞、組織或者生物體內(nèi)的小分子化合物）蛋白組學(xué)基因組學(xué)◆細(xì)胞、組織和生物體內(nèi)小分子化合物的：全分析、功能解析、高通量分析1.代謝組學(xué)簡(jiǎn)介脂類(lèi)組學(xué)糖類(lèi)組學(xué)1.代謝組學(xué)簡(jiǎn)介1.代謝組學(xué)簡(jiǎn)介1.代謝組學(xué)簡(jiǎn)介：生物大分子與小分子核酸

蛋白

碳水化合物

脂類(lèi)1.代謝組學(xué)簡(jiǎn)介：生物大分子與小分子核酸1.代謝組學(xué)簡(jiǎn)介：生物大分子與小分子1.代謝組學(xué)簡(jiǎn)介：生物大分子與小分子1.代謝組學(xué)簡(jiǎn)介：檢測(cè)手段代謝組的關(guān)鍵技術(shù)：高通量、高靈敏度各類(lèi)質(zhì)譜，NMR缺點(diǎn)：分子的物理化學(xué)性質(zhì)差異大，能鑒定的化合物數(shù)量有限1.代謝組學(xué)簡(jiǎn)介：檢測(cè)手段代謝組的關(guān)鍵技術(shù)：高通量、高靈敏度1.代謝組學(xué)：工作流程1234567ppmBiologicalorTissueSamplesExtractionBiofluidsorExtractsChemicalAnalysisDataAnalysis1.代謝組學(xué)：工作流程1234567ppmBiologic1.代謝組學(xué)：產(chǎn)生和發(fā)展注：以plantANDmetabolomicsORmetabolomeORmetaboliteprofilingORmetaboliteprofile為主題收索ISI得到的文獻(xiàn)記錄情況。植物代謝組學(xué)相關(guān)論文近年來(lái)的發(fā)表情況：1.代謝組學(xué)：產(chǎn)生和發(fā)展注：以plantANDmet1.代謝組學(xué)：應(yīng)用疾病診斷和發(fā)病機(jī)制研究藥物毒理學(xué)、新藥篩選、藥物安全評(píng)價(jià)中藥研究及中醫(yī)結(jié)合植物和農(nóng)業(yè)研究微生物與發(fā)酵研究食品健康、食品安全和保健品研究新能源發(fā)掘1.代謝組學(xué)：應(yīng)用疾病診斷和發(fā)病機(jī)制研究1.代謝組學(xué)：種子萌發(fā)過(guò)程中的代謝科學(xué)問(wèn)題：膜脂變化？質(zhì)體/葉綠體的生成？吸脹萌動(dòng)1.代謝組學(xué)：種子萌發(fā)過(guò)程中的代謝科學(xué)問(wèn)題：膜脂變化？質(zhì)體/1.代謝組學(xué)簡(jiǎn)介：分析方法數(shù)據(jù)分析：海量數(shù)據(jù)，生物信息學(xué)方法1.代謝組學(xué)簡(jiǎn)介：分析方法數(shù)據(jù)分析：海量數(shù)據(jù)，生物信息學(xué)方法1.代謝組學(xué)簡(jiǎn)介：研究策略研究思路→發(fā)現(xiàn)生理差異→檢測(cè)代謝配置，找到代謝差異→找到代謝差異的原因→調(diào)控代謝差異的機(jī)制，應(yīng)用1.代謝組學(xué)簡(jiǎn)介：研究策略研究思路1.代謝組學(xué)簡(jiǎn)介：代謝配置差異，定位化合物1.代謝組學(xué)簡(jiǎn)介：代謝配置差異，定位化合物內(nèi)

容1代謝組學(xué)簡(jiǎn)介2經(jīng)典案例解析√結(jié)合思考，運(yùn)用到煙草種子相關(guān)的研究3合作的探索內(nèi)容1代謝組學(xué)簡(jiǎn)介2.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因2.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因2.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因問(wèn)題的提出（生理）√歷史上玫瑰有濃郁香味現(xiàn)代玫瑰消失了香味代謝上的差異查找導(dǎo)致代謝不同的原因找到相關(guān)的基因潛在的運(yùn)用2.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因問(wèn)題的提出（生理）√Fig1.RoseflowersofcultivarsGoldenGate(GG)andFragrantCloud(FC)atdifferentdevelopmentalstages.比較:

FCvsGG&FC1vsFC42.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因黃玫瑰有香氣，從第四階段開(kāi)始。Fig1.Roseflowersofcultivar2.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因問(wèn)題的提出（生理）代謝上的差異√與香氣有關(guān)的化合物的差異查找導(dǎo)致代謝不同的原因找到相關(guān)的基因潛在的運(yùn)用2.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因問(wèn)題的提出（生理）有香氣的玫瑰釋放出芳香化合物，時(shí)機(jī)是在花瓣發(fā)育的后期。2.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因→收集揮發(fā)物→GC-MS分析實(shí)驗(yàn)A：比較FC和GG的揮發(fā)物差異。實(shí)驗(yàn)B：比較花瓣不同階段的揮發(fā)物。香氣物質(zhì)FC>GG香氣物質(zhì)后>前有香氣的玫瑰釋放出芳香化合物，時(shí)機(jī)是在花瓣發(fā)育的后期。2.經(jīng)2.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因問(wèn)題的提出（生理）代謝上的差異查找導(dǎo)致代謝不同的原因√基因表達(dá)差異差異基因中，有與揮發(fā)物合成相關(guān)的找到相關(guān)的基因潛在的運(yùn)用2.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因問(wèn)題的提出（生理）2.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因構(gòu)建EST文庫(kù)（4期FC和GG）隨機(jī)挑選克隆測(cè)序FC：1834克隆GG：1039克隆功能注釋比較表達(dá)豐度高的基因FC中香氣物質(zhì)合成相關(guān)的基因（推測(cè)）表達(dá)高。對(duì)比兩種玫瑰花瓣的基因表達(dá)2.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因構(gòu)建EST文庫(kù)（42.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因沒(méi)有商業(yè)化的芯片（非模式植物）已經(jīng)的基因組信息很少（非模式植物）自己制作芯片利用已經(jīng)數(shù)據(jù)庫(kù)注釋?zhuān)ㄍ茰y(cè)基因功能）作為探針經(jīng)過(guò)幾個(gè)步驟。2.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因沒(méi)有商業(yè)化的芯片（非微陣列實(shí)驗(yàn)A：基因功能/探針FC/EST文庫(kù)→1834克隆→功能注釋→分類(lèi)→選出350基因做芯片探針350探針putativefunctions:因?yàn)閮煞N花瓣在大小/顏色等有差異（科學(xué)家的經(jīng)驗(yàn)）。primaryandsecondarymetabolism,development,transcription,cellgrowth,cellbiogenesisandorganization,cellrescue,signaltransduction,andESTswithunknownfunction.微陣列實(shí)驗(yàn)A：基因功能/探針FC/EST文庫(kù)→1834克隆微陣列實(shí)驗(yàn)B：FC和GG、FC1和FC4中350基因的表達(dá)水平檢測(cè)ScatterplotofaveragesignalvaluesFCgreen,GGredFCred,GGgreenMicroarray350genes:Primary&2ndmetabolismandorganization,cellrescue,signaling,andunknown.A,Bglassslides.Eachslideheld3copiesofentirearray.Totally6replicates.2independentRNApreparationswereusedasprobeforA&Bslidesrespectively.RNAwasfromFC4&GG4andthelabeledCy3&Cy5,respectively.LabelingsinA&Bslidewerereversed.Spotintensitiesweredeterminedandnormalizedafterhybridization.ReliabilityofmicroarrayCountingcorrelationofexpressioninslideAandB.AveragevalueoftheCy5/Cy3inAlogA

AveragevalueoftheCy3/Cy5inBlogBscatterplot(logA,logB)correlationcoefficient0.95

microarraywasreliable微陣列實(shí)驗(yàn)B：FC和GG、FC1和FC4中350基因的表達(dá)水2.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因結(jié)果：找到40個(gè)基因，既在FC中表達(dá)高，又在FC4中表達(dá)高。比較：FC4和GG4，F(xiàn)C1和FC42.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因結(jié)果：找到40個(gè)基因2.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因40個(gè)基因中，部分基因注釋?zhuān)ㄍ茰y(cè)）功能和表達(dá)樣式挑選有代表性的基因（FC0592）做下一步實(shí)驗(yàn)。2.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因40個(gè)基因中，部分基FC0592功能驗(yàn)證1：序列比對(duì)：與已知功能的基因，相似性高。FC0592is2092bpandbearsanopenreadingframecodingfor565aminoacid.Thededucedproteinsequenceexhibitedthehighsimilarity(50%identity)tothededucedcotton(+)--cadinenesynthase,whichisasesquiterpenesynthase.

Figure4.AlignmentofthededucedaminoacidsequenceofFC0529(theputativerosegermacreneDsynthase)withthoseofcotton(+)--cadinenesynthaseandtomatogermacreneCsynthase.大根香葉烯（一種倍半萜烯）合酶.FC0592功能驗(yàn)證1：序列比對(duì)：FC0592is209FC0592功能驗(yàn)證2:Northern雜交檢驗(yàn)表達(dá)的時(shí)空特性

與微陣列數(shù)據(jù)作用重疊，用一種技術(shù)的結(jié)果驗(yàn)證另一種技術(shù)的結(jié)果Figure5.RNAgelblotanalysisoftheputativesesquiterpenesynthaseTotalRNAwasextractedfromFCandGGyoung(YL)andmature(ML)leavesandfromFCandGGpetalsatdifferentdevelopmentalstages(1,2,4,and6)andanalyzedforFC0592expressionFC0592:acultivar-specificandmature-petal-specificexpression.FC0592功能驗(yàn)證2:Northern雜交檢驗(yàn)表達(dá)的時(shí)FC0592功能驗(yàn)證3:離體證據(jù)

體外實(shí)驗(yàn)證明能催化香氣合成反應(yīng)TheputativeGermacreneDwasconformedbycomparingitsmassspecwithcomputerizedreferenceofGermacroeneD.Figure6B:Identity=99%Invitroevidence:FC0592is大根香葉烯

synthaseTodeterminewhetherFC0592codesforasesquiterpenesynthase&whattypesesquiterpeneproduced:FC0592wasclonedintoavectortoobtainaactivecombinantenzyme.Invitroreaction:lysatesofbacteria+substrate(FPP)

?(examiningbyGC-MS)

PutativeGermacreneDFPP=franesyldiphosphate,asubstrateinsesquiterpenesynthesisFC0592功能驗(yàn)證3:離體證據(jù)

體外實(shí)驗(yàn)證明能催化香氣合FC0592功能驗(yàn)證5：FC中大根香葉烯產(chǎn)生的時(shí)空與基因表達(dá)已知Figure7.GermacreneDemissionfromrosepetalsduringdevelopment結(jié)論：FC0592編碼的蛋白是大根香葉烯合酶，參與了玫瑰香氣的產(chǎn)生。結(jié)論的邏輯意義：強(qiáng)有力的證據(jù)，支持了假說(shuō)。FC0592功能驗(yàn)證5：FC中大根香葉烯產(chǎn)生的時(shí)空與基因表達(dá)FC0592功能驗(yàn)證4：FC揮發(fā)物中有大根香葉烯FC0592功能驗(yàn)證4：FC揮發(fā)物中有大根香葉烯2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝核酸

蛋白

碳水化合物

脂類(lèi)2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝核酸2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝膜，區(qū)室化2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝膜，區(qū)室化2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝三酰甘油，中性能量與C源貯種子和花粉磷脂2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝三酰甘油，磷脂Buchananetal層狀相

非層狀相2.經(jīng)典案例解析：

膜脂代謝檢測(cè)膜脂組成→分析膜性質(zhì)變化→生理功能◆膜相變/滲漏/流動(dòng)性Buchananetal層狀相非層狀相2.經(jīng)典案例解析2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝2002年，引用率230多次。2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝2002年，引用率230多次。2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝2004“自然生物技術(shù)”2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝2004“自然生物技術(shù)”2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝2008年，JBC?！蹲匀恢袊?guó)》評(píng)為來(lái)自中國(guó)大陸和香港地區(qū)的突出研究成果。2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝2008年，JBC?！蹲匀恢袊?guó)》評(píng)2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝高山流石灘海拔4500m2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝高山流石灘海拔4500m2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝待發(fā)表論文（重要種子生理現(xiàn)象機(jī)制解析）吸脹冷害，表型→基因型差異→組學(xué)解析→機(jī)制驗(yàn)證頑拗型種子，表型→組學(xué)解析→突變體→基因→蛋白表達(dá)/細(xì)胞定位變化→應(yīng)用2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝待發(fā)表論文（重要種子生理現(xiàn)象機(jī)制解內(nèi)

容1代謝組學(xué)簡(jiǎn)介2經(jīng)典案例解析3合作的探索√結(jié)合思考，運(yùn)用到煙草種子相關(guān)的研究?jī)?nèi)容1代謝組學(xué)簡(jiǎn)介3.合作的探索：層次戰(zhàn)術(shù)合作技術(shù)服務(wù)（生理生化指標(biāo)的檢測(cè)，各層次觀測(cè)）項(xiàng)目合作（投標(biāo)具體的科學(xué)問(wèn)題，設(shè)計(jì)解決方案）戰(zhàn)略合作長(zhǎng)期的科研伙伴種子生物學(xué)的研發(fā)和保藏管理3.合作的探索：層次戰(zhàn)術(shù)合作3.合作的探索：研究組的領(lǐng)域和技術(shù)介紹研究領(lǐng)域“植物分子生理與功能基因組學(xué)”研究方向包括：植物響應(yīng)非生物脅迫基因的發(fā)現(xiàn)和功能驗(yàn)證；種子生理生化；植物種質(zhì)超低溫保藏的基礎(chǔ)和技術(shù)；重要植物次生代謝物的生物學(xué)效應(yīng)、機(jī)制及其應(yīng)用。3.合作的探索：研究組的領(lǐng)域和技術(shù)介紹研究領(lǐng)域“植物分子生理3.合作的探索：研究組的領(lǐng)域和技術(shù)介紹研究組課題和技術(shù)介紹遺傳操作蛋白檢測(cè)基因組和轉(zhuǎn)錄組分析,基因表達(dá)檢測(cè)常見(jiàn)五種激素檢測(cè)脂類(lèi)組學(xué)、脂肪酸檢測(cè)種子的生理生化種子的細(xì)胞、亞細(xì)胞觀測(cè)種子的壽命3.合作的探索：研究組的領(lǐng)域和技術(shù)介紹研究組課題和技術(shù)介紹3.合作的探索：種子的細(xì)胞、亞細(xì)胞觀測(cè)3.合作的探索：種子的細(xì)胞、亞細(xì)胞觀測(cè)擬南芥種子中的油體擬南芥種子中的油體

蘭花種子發(fā)育過(guò)程中油脂積累蘭花種子發(fā)育過(guò)程中油脂積累

擬南芥種子萌發(fā)過(guò)程中細(xì)胞形態(tài)觀測(cè)擬南芥種子萌發(fā)過(guò)程中細(xì)胞形態(tài)觀測(cè)

擬南芥種子萌發(fā)過(guò)程中細(xì)胞形態(tài)及胞內(nèi)油體積累1day3days擬南芥種子萌發(fā)過(guò)程中細(xì)胞形態(tài)及胞內(nèi)油體積累1day33.合作的探索：種子的細(xì)胞、亞細(xì)胞觀測(cè)種子的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞核、油體、淀粉?！?.合作的探索：種子的細(xì)胞、亞細(xì)胞觀測(cè)種子的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、3.合作的探索：種子的X光檢測(cè)和形態(tài)檢測(cè)3.合作的探索：種子的X光檢測(cè)和形態(tài)檢測(cè)白花馬藺白花馬藺種子的X光檢測(cè)和形態(tài)檢測(cè)草玉梅種子的X光檢測(cè)和形態(tài)檢測(cè)草玉梅狗尾草狗尾草3.合作的探索：種子保藏的活力預(yù)測(cè)（參考英國(guó)千年種質(zhì)庫(kù)）根據(jù)種子保藏的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)給出的。V，最終活力（%）；P，貯藏時(shí)間（天）；m，種子的含水量（%）；t，保藏的溫度（℃）；Ki，初始活力%（計(jì)算時(shí)轉(zhuǎn)換probits）CH和CQ，與溫度相關(guān)的物種常數(shù)；KE和CW，與種子含水量相關(guān)的物種常數(shù)。3.合作的探索：種子保藏的活力預(yù)測(cè)（參考英國(guó)千年種質(zhì)庫(kù)）根據(jù)種子保藏的活力預(yù)測(cè)實(shí)例，萵苣種子保藏的極限預(yù)測(cè)初始活力為99.9%的萵苣種子在15%相對(duì)濕度干燥使其含水量達(dá)到4.19%，其保藏的時(shí)間為多長(zhǎng)？解答：Ki99.9%轉(zhuǎn)化為8.0902（probits概率單位）萵苣種子參數(shù)如果達(dá)到6%的含水量，其他條件不變，那么保存年限為：275年種子保藏的活力預(yù)測(cè)實(shí)例，萵苣種子保藏的極限預(yù)測(cè)萵苣種子參數(shù)如代謝組學(xué)的研究進(jìn)展課件代謝組學(xué)的研究進(jìn)展課件Ki:種子的初始活力，與種子的老化程度相關(guān)。種子老化程度越高，

Ki值就越低

Ki:種子的初始活力，與：1.不同物種在相同條件下存在差異；

2.相同物種在不同儲(chǔ)藏條件下存在差異，儲(chǔ)藏條件越好，儲(chǔ)藏時(shí)間越長(zhǎng)；

3.相同物種，在理想狀態(tài)儲(chǔ)藏條件下儲(chǔ)藏，是一定的。：1.不同物種在相同條件下溫度恒定，變化含水量，可以推算推算出與含水量的關(guān)系：K:回歸的截距Cw:斜率m:含水量含水量越低，越高，種子保藏時(shí)間越長(zhǎng)溫度恒定，變化含水量，可以推算K:回歸的截距Cw:斜率m3.合作的探索：

種子激素水平變化3.合作的探索：

種子激素水平變化3.合作的探索：

種子的脂肪酸3.合作的探索：

種子的脂肪酸3.合作的探索戰(zhàn)術(shù)合作技術(shù)服務(wù)（生理生化指標(biāo)的檢測(cè)，各層次觀測(cè)）項(xiàng)目合作（投標(biāo)具體的科學(xué)問(wèn)題，設(shè)計(jì)解決方案）戰(zhàn)略合作長(zhǎng)期的科研伙伴種子生物學(xué)的研發(fā)和保藏管理3.合作的探索戰(zhàn)術(shù)合作3.合作的碳素：基因組學(xué)研究請(qǐng)張旭東博士講解……3.合作的碳素：基因組學(xué)研究請(qǐng)張旭東博士講解……3.合作的碳素：種質(zhì)庫(kù)暨種子保藏中心介紹3.合作的碳素：種質(zhì)庫(kù)暨種子保藏中心介紹代謝組學(xué)的研究進(jìn)展代謝組學(xué)的研究進(jìn)展1.代謝組學(xué)簡(jiǎn)介脂類(lèi)組學(xué)

Studyoflipids&interactingentities

糖類(lèi)組學(xué)Studyofsugars&interactingentities代謝組學(xué)（細(xì)胞、組織或者生物體內(nèi)的小分子化合物）蛋白組學(xué)基因組學(xué)◆細(xì)胞、組織和生物體內(nèi)小分子化合物的：全分析、功能解析、高通量分析1.代謝組學(xué)簡(jiǎn)介脂類(lèi)組學(xué)糖類(lèi)組學(xué)1.代謝組學(xué)簡(jiǎn)介1.代謝組學(xué)簡(jiǎn)介1.代謝組學(xué)簡(jiǎn)介：生物大分子與小分子核酸

蛋白

碳水化合物

脂類(lèi)1.代謝組學(xué)簡(jiǎn)介：生物大分子與小分子核酸1.代謝組學(xué)簡(jiǎn)介：生物大分子與小分子1.代謝組學(xué)簡(jiǎn)介：生物大分子與小分子1.代謝組學(xué)簡(jiǎn)介：檢測(cè)手段代謝組的關(guān)鍵技術(shù)：高通量、高靈敏度各類(lèi)質(zhì)譜，NMR缺點(diǎn)：分子的物理化學(xué)性質(zhì)差異大，能鑒定的化合物數(shù)量有限1.代謝組學(xué)簡(jiǎn)介：檢測(cè)手段代謝組的關(guān)鍵技術(shù)：高通量、高靈敏度1.代謝組學(xué)：工作流程1234567ppmBiologicalorTissueSamplesExtractionBiofluidsorExtractsChemicalAnalysisDataAnalysis1.代謝組學(xué)：工作流程1234567ppmBiologic1.代謝組學(xué)：產(chǎn)生和發(fā)展注：以plantANDmetabolomicsORmetabolomeORmetaboliteprofilingORmetaboliteprofile為主題收索ISI得到的文獻(xiàn)記錄情況。植物代謝組學(xué)相關(guān)論文近年來(lái)的發(fā)表情況：1.代謝組學(xué)：產(chǎn)生和發(fā)展注：以plantANDmet1.代謝組學(xué)：應(yīng)用疾病診斷和發(fā)病機(jī)制研究藥物毒理學(xué)、新藥篩選、藥物安全評(píng)價(jià)中藥研究及中醫(yī)結(jié)合植物和農(nóng)業(yè)研究微生物與發(fā)酵研究食品健康、食品安全和保健品研究新能源發(fā)掘1.代謝組學(xué)：應(yīng)用疾病診斷和發(fā)病機(jī)制研究1.代謝組學(xué)：種子萌發(fā)過(guò)程中的代謝科學(xué)問(wèn)題：膜脂變化？質(zhì)體/葉綠體的生成？吸脹萌動(dòng)1.代謝組學(xué)：種子萌發(fā)過(guò)程中的代謝科學(xué)問(wèn)題：膜脂變化？質(zhì)體/1.代謝組學(xué)簡(jiǎn)介：分析方法數(shù)據(jù)分析：海量數(shù)據(jù)，生物信息學(xué)方法1.代謝組學(xué)簡(jiǎn)介：分析方法數(shù)據(jù)分析：海量數(shù)據(jù)，生物信息學(xué)方法1.代謝組學(xué)簡(jiǎn)介：研究策略研究思路→發(fā)現(xiàn)生理差異→檢測(cè)代謝配置，找到代謝差異→找到代謝差異的原因→調(diào)控代謝差異的機(jī)制，應(yīng)用1.代謝組學(xué)簡(jiǎn)介：研究策略研究思路1.代謝組學(xué)簡(jiǎn)介：代謝配置差異，定位化合物1.代謝組學(xué)簡(jiǎn)介：代謝配置差異，定位化合物內(nèi)

容1代謝組學(xué)簡(jiǎn)介2經(jīng)典案例解析√結(jié)合思考，運(yùn)用到煙草種子相關(guān)的研究3合作的探索內(nèi)容1代謝組學(xué)簡(jiǎn)介2.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因2.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因2.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因問(wèn)題的提出（生理）√歷史上玫瑰有濃郁香味現(xiàn)代玫瑰消失了香味代謝上的差異查找導(dǎo)致代謝不同的原因找到相關(guān)的基因潛在的運(yùn)用2.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因問(wèn)題的提出（生理）√Fig1.RoseflowersofcultivarsGoldenGate(GG)andFragrantCloud(FC)atdifferentdevelopmentalstages.比較:

FCvsGG&FC1vsFC42.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因黃玫瑰有香氣，從第四階段開(kāi)始。Fig1.Roseflowersofcultivar2.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因問(wèn)題的提出（生理）代謝上的差異√與香氣有關(guān)的化合物的差異查找導(dǎo)致代謝不同的原因找到相關(guān)的基因潛在的運(yùn)用2.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因問(wèn)題的提出（生理）有香氣的玫瑰釋放出芳香化合物，時(shí)機(jī)是在花瓣發(fā)育的后期。2.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因→收集揮發(fā)物→GC-MS分析實(shí)驗(yàn)A：比較FC和GG的揮發(fā)物差異。實(shí)驗(yàn)B：比較花瓣不同階段的揮發(fā)物。香氣物質(zhì)FC>GG香氣物質(zhì)后>前有香氣的玫瑰釋放出芳香化合物，時(shí)機(jī)是在花瓣發(fā)育的后期。2.經(jīng)2.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因問(wèn)題的提出（生理）代謝上的差異查找導(dǎo)致代謝不同的原因√基因表達(dá)差異差異基因中，有與揮發(fā)物合成相關(guān)的找到相關(guān)的基因潛在的運(yùn)用2.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因問(wèn)題的提出（生理）2.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因構(gòu)建EST文庫(kù)（4期FC和GG）隨機(jī)挑選克隆測(cè)序FC：1834克隆GG：1039克隆功能注釋比較表達(dá)豐度高的基因FC中香氣物質(zhì)合成相關(guān)的基因（推測(cè)）表達(dá)高。對(duì)比兩種玫瑰花瓣的基因表達(dá)2.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因構(gòu)建EST文庫(kù)（42.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因沒(méi)有商業(yè)化的芯片（非模式植物）已經(jīng)的基因組信息很少（非模式植物）自己制作芯片利用已經(jīng)數(shù)據(jù)庫(kù)注釋?zhuān)ㄍ茰y(cè)基因功能）作為探針經(jīng)過(guò)幾個(gè)步驟。2.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因沒(méi)有商業(yè)化的芯片（非微陣列實(shí)驗(yàn)A：基因功能/探針FC/EST文庫(kù)→1834克隆→功能注釋→分類(lèi)→選出350基因做芯片探針350探針putativefunctions:因?yàn)閮煞N花瓣在大小/顏色等有差異（科學(xué)家的經(jīng)驗(yàn)）。primaryandsecondarymetabolism,development,transcription,cellgrowth,cellbiogenesisandorganization,cellrescue,signaltransduction,andESTswithunknownfunction.微陣列實(shí)驗(yàn)A：基因功能/探針FC/EST文庫(kù)→1834克隆微陣列實(shí)驗(yàn)B：FC和GG、FC1和FC4中350基因的表達(dá)水平檢測(cè)ScatterplotofaveragesignalvaluesFCgreen,GGredFCred,GGgreenMicroarray350genes:Primary&2ndmetabolismandorganization,cellrescue,signaling,andunknown.A,Bglassslides.Eachslideheld3copiesofentirearray.Totally6replicates.2independentRNApreparationswereusedasprobeforA&Bslidesrespectively.RNAwasfromFC4&GG4andthelabeledCy3&Cy5,respectively.LabelingsinA&Bslidewerereversed.Spotintensitiesweredeterminedandnormalizedafterhybridization.ReliabilityofmicroarrayCountingcorrelationofexpressioninslideAandB.AveragevalueoftheCy5/Cy3inAlogA

AveragevalueoftheCy3/Cy5inBlogBscatterplot(logA,logB)correlationcoefficient0.95

microarraywasreliable微陣列實(shí)驗(yàn)B：FC和GG、FC1和FC4中350基因的表達(dá)水2.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因結(jié)果：找到40個(gè)基因，既在FC中表達(dá)高，又在FC4中表達(dá)高。比較：FC4和GG4，F(xiàn)C1和FC42.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因結(jié)果：找到40個(gè)基因2.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因40個(gè)基因中，部分基因注釋?zhuān)ㄍ茰y(cè)）功能和表達(dá)樣式挑選有代表性的基因（FC0592）做下一步實(shí)驗(yàn)。2.經(jīng)典案例解析：與玫瑰花香氣有關(guān)的基因40個(gè)基因中，部分基FC0592功能驗(yàn)證1：序列比對(duì)：與已知功能的基因，相似性高。FC0592is2092bpandbearsanopenreadingframecodingfor565aminoacid.Thededucedproteinsequenceexhibitedthehighsimilarity(50%identity)tothededucedcotton(+)--cadinenesynthase,whichisasesquiterpenesynthase.

Figure4.AlignmentofthededucedaminoacidsequenceofFC0529(theputativerosegermacreneDsynthase)withthoseofcotton(+)--cadinenesynthaseandtomatogermacreneCsynthase.大根香葉烯（一種倍半萜烯）合酶.FC0592功能驗(yàn)證1：序列比對(duì)：FC0592is209FC0592功能驗(yàn)證2:Northern雜交檢驗(yàn)表達(dá)的時(shí)空特性

與微陣列數(shù)據(jù)作用重疊，用一種技術(shù)的結(jié)果驗(yàn)證另一種技術(shù)的結(jié)果Figure5.RNAgelblotanalysisoftheputativesesquiterpenesynthaseTotalRNAwasextractedfromFCandGGyoung(YL)andmature(ML)leavesandfromFCandGGpetalsatdifferentdevelopmentalstages(1,2,4,and6)andanalyzedforFC0592expressionFC0592:acultivar-specificandmature-petal-specificexpression.FC0592功能驗(yàn)證2:Northern雜交檢驗(yàn)表達(dá)的時(shí)FC0592功能驗(yàn)證3:離體證據(jù)

體外實(shí)驗(yàn)證明能催化香氣合成反應(yīng)TheputativeGermacreneDwasconformedbycomparingitsmassspecwithcomputerizedreferenceofGermacroeneD.Figure6B:Identity=99%Invitroevidence:FC0592is大根香葉烯

synthaseTodeterminewhetherFC0592codesforasesquiterpenesynthase&whattypesesquiterpeneproduced:FC0592wasclonedintoavectortoobtainaactivecombinantenzyme.Invitroreaction:lysatesofbacteria+substrate(FPP)

?(examiningbyGC-MS)

PutativeGermacreneDFPP=franesyldiphosphate,asubstrateinsesquiterpenesynthesisFC0592功能驗(yàn)證3:離體證據(jù)

體外實(shí)驗(yàn)證明能催化香氣合FC0592功能驗(yàn)證5：FC中大根香葉烯產(chǎn)生的時(shí)空與基因表達(dá)已知Figure7.GermacreneDemissionfromrosepetalsduringdevelopment結(jié)論：FC0592編碼的蛋白是大根香葉烯合酶，參與了玫瑰香氣的產(chǎn)生。結(jié)論的邏輯意義：強(qiáng)有力的證據(jù)，支持了假說(shuō)。FC0592功能驗(yàn)證5：FC中大根香葉烯產(chǎn)生的時(shí)空與基因表達(dá)FC0592功能驗(yàn)證4：FC揮發(fā)物中有大根香葉烯FC0592功能驗(yàn)證4：FC揮發(fā)物中有大根香葉烯2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝核酸

蛋白

碳水化合物

脂類(lèi)2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝核酸2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝膜，區(qū)室化2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝膜，區(qū)室化2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝三酰甘油，中性能量與C源貯種子和花粉磷脂2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝三酰甘油，磷脂Buchananetal層狀相

非層狀相2.經(jīng)典案例解析：

膜脂代謝檢測(cè)膜脂組成→分析膜性質(zhì)變化→生理功能◆膜相變/滲漏/流動(dòng)性Buchananetal層狀相非層狀相2.經(jīng)典案例解析2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝2002年，引用率230多次。2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝2002年，引用率230多次。2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝2004“自然生物技術(shù)”2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝2004“自然生物技術(shù)”2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝2008年，JBC?！蹲匀恢袊?guó)》評(píng)為來(lái)自中國(guó)大陸和香港地區(qū)的突出研究成果。2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝2008年，JBC?！蹲匀恢袊?guó)》評(píng)2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝高山流石灘海拔4500m2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝高山流石灘海拔4500m2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝待發(fā)表論文（重要種子生理現(xiàn)象機(jī)制解析）吸脹冷害，表型→基因型差異→組學(xué)解析→機(jī)制驗(yàn)證頑拗型種子，表型→組學(xué)解析→突變體→基因→蛋白表達(dá)/細(xì)胞定位變化→應(yīng)用2.經(jīng)典案例解析：膜脂代謝待發(fā)表論文（重要種子生理現(xiàn)象機(jī)制解內(nèi)

容1代謝組學(xué)簡(jiǎn)介2經(jīng)典案例解析3合作的探索√結(jié)合思考，運(yùn)用到煙草種子相關(guān)的研究?jī)?nèi)容1代謝組學(xué)簡(jiǎn)介3.合作的探索：層次戰(zhàn)術(shù)合作技術(shù)服務(wù)（生理生化指標(biāo)的檢測(cè)，各層次觀測(cè)）項(xiàng)目合作（投標(biāo)具體的科學(xué)問(wèn)題，設(shè)計(jì)解決方案）戰(zhàn)略合作長(zhǎng)期的科研伙伴種子生物學(xué)的研發(fā)和保藏管理3.合作的探索：層次戰(zhàn)術(shù)合作3.合作的探索：研究組的領(lǐng)域和技術(shù)介紹研究領(lǐng)域“植物分子生理與功能基因組學(xué)”研究方向包