【植物代谢组】优势兼容，不二选择
2021-06-17
中科新生命
2115植物代谢组学是以植物为研究对象，是代谢组学的重要分支。植物代谢组既包括对植物生长发育以及生命活动不可或缺的初级代谢物，如有机酸、氨基酸、核苷酸酸、碳水化合物、脂质分子等，还包括与植物抗胁迫等密切关系的次生代谢产物，如黄酮类、生物碱、酚类、醌类、萜类等。
植物初级和次级代谢可以通过几个主要的分支点相联系，一些初生代谢的产物是次生代谢的关键起始物。比如乙酰辅酶A (Acetyl coenzyme A，Acetyl-CoA) 是一个重要“代谢枢纽”，它在三羧酸循环 (Tricarboxylic acid cycle，TCA)、脂肪代谢和能量代谢等初级代谢通路上占有重要地位，同时它又是次级代谢产物黄酮类化合物、萜类化合物和生物碱等的起始物（如下图）。
Swati Sinha et al., 2019
植物非靶代谢组分析是最经典、应用最广泛的植物代谢组学方法。通过对样本中尽可能多的小分子化合物进行综合、全面、无偏向性的高覆盖检测，可实现不同样品间代谢特征的比较。
质谱的分辨率对于植物非靶代谢组分析至关重要，整合高扫描速度和高质量精确度的要求，高分辨质谱Q-Orbitrap（如QE系列质谱）或Q-TOF是满足这些性能的最佳选择，获得的高分辨质谱谱图信息有助于对代谢物进行精确鉴定。
² APT植物代谢组技术优势
1) APT植物专属高质海量数据库
· ＞2万植物代谢物数据库（＞1500 标准品自建数据库 & 高质植物公共数据库）
· 每个代谢物都包含MS1、MS2和RT（自建库为标准品实验RT，公共库为基于机器学习算法的预测RT）信息
2) 定性更可靠 —— 最高可到 Level 1
一般认为的定性等级，请看下表：
· APT植物代谢组3重标准辅助定性
APT植物代谢组定性方法示意图
（备注：自建库部分通过和标准品实验RT比对可以达到Level 1的鉴定等级）
· 增加保留时间（Retention time, RT）维度可以降低假阳性，提高复杂生物样本中代谢物定性准确度
保留时间算法辅助鉴定示意图
3) 高分辨质谱平台 ——定性和定量能力的完美结合
· QE高分辨质谱采集，超高质量精度（3 ppm以内）辅助定性
· 同时高分辨更好降低复杂基质中质量数接近的物质的干扰，使得定量更准确
²APT植物代谢组技术路线
² APT植物代谢组实测结果
常规样本（拟南芥、水稻等）可以定性到800-900代谢物
APT植物代谢组实测定性数目
以拟南芥样本为例：
APT植物代谢组拟南芥实测代谢物分类信息
APT植物代谢组拟南芥实测代谢物分类示例
² 应用方向
