植物在時(shí)空和/或環(huán)境中產(chǎn)生大量的代謝產(chǎn)物，這不僅給植物代謝多樣性研究帶來(lái)了挑戰(zhàn)，也使植物成為識(shí)別代謝產(chǎn)物和解剖代謝途徑的理想模型。植物代謝產(chǎn)物在生長(zhǎng)、細(xì)胞補(bǔ)充和整個(gè)植物資源分配以及植物適應(yīng)不斷變化的環(huán)境中起著至關(guān)重要的作用。因此，代謝組通常被視為植物生理狀態(tài)的“讀數(shù)”以及基因型和表型之間的橋梁。越來(lái)越多的學(xué)者采用基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白組學(xué)和代謝組學(xué)等分析方法去探索植物代謝的多樣性以及植物細(xì)胞控制自身化學(xué)成分的潛在分子機(jī)制（Fang C et al.,2019）。下面就匯總幾篇植物代謝多組學(xué)研究案例思路，供老師們參考。

01?植物代謝組

文章題目：The metabolomic landscape of rice heterosis highlights pathway biomarkers for predicting complex phenotypes

水稻雜種優(yōu)勢(shì)的代謝組學(xué)景觀突出了代謝通路生物標(biāo)志物在預(yù)測(cè)復(fù)雜表型中的作用

影響因子：8.005

發(fā)表期刊：Plant Physiology

發(fā)表時(shí)間：2021

實(shí)驗(yàn)路線：

步驟1：分別鑒定六個(gè)農(nóng)藝性狀雜種優(yōu)勢(shì)相關(guān)代謝分析物；

步驟2：性狀間雜種優(yōu)勢(shì)代謝物相關(guān)性分析；

步驟3：雜種優(yōu)勢(shì)富集的代謝通路分析，繪制水稻生殖性狀和營(yíng)養(yǎng)性狀雜種優(yōu)勢(shì)的代謝組學(xué)景觀；

步驟4：富集通路預(yù)測(cè)產(chǎn)量雜種優(yōu)勢(shì)。

總結(jié)：文章使用植物代謝組和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，繪制了水稻雜種優(yōu)勢(shì)的代謝組學(xué)景觀，并探索了代謝通路生物標(biāo)志物在實(shí)現(xiàn)復(fù)雜表型的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)方面的應(yīng)用潛力，進(jìn)而為輔助育種提供新思路。

文章解讀鏈接：項(xiàng)目文章Plant Physiol（IF 8.34）| 水稻雜種優(yōu)勢(shì)的代謝組學(xué)景觀突出了代謝通路生物標(biāo)志物在預(yù)測(cè)復(fù)雜表型中的作用

02?植物代謝組+轉(zhuǎn)錄組

文章題目：Occurrence of antibiotics in Lettuce (Lactuca sativa?L.) and Radish (Raphanus sativus?L.) following organic soil fertilisation under plot-scale conditions: Crop and human health implications

大田條件下有機(jī)土壤施肥后生菜和蘿卜中抗生素（ABs）的發(fā)生:作物和人類健康的影響

影響因子：14.224

發(fā)表期刊：Journal of Hazardous Materials

發(fā)表時(shí)間：2022

實(shí)驗(yàn)路線：

步驟1：施肥產(chǎn)品中抗生素的分析；

步驟2：植物對(duì) ABs 的吸收研究；

步驟3：植物農(nóng)藝變化研究；

步驟4：植物代謝組研究；

步驟5：植物基因表達(dá)研究；

步驟6：人類健康影響研究。

總結(jié)：該文使用不同施肥產(chǎn)品處理兩種蔬菜（生菜和蘿卜），并在兩個(gè)生產(chǎn)周期中測(cè)量了肥料和農(nóng)作物中 的ABs和 AB 轉(zhuǎn)化產(chǎn)物 (TPs)。此外，還使用植物代謝組和轉(zhuǎn)錄組方法研究了不同施肥產(chǎn)品處理對(duì)作物的影響，并評(píng)估了人類健康風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在田間規(guī)模使用不同的施肥產(chǎn)品會(huì)導(dǎo)致植物吸收 ABs，吸收量取決于化合物種類和植物品種，但不影響植物農(nóng)藝學(xué)、代謝組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)，且不會(huì)對(duì)人類健康構(gòu)成威脅。另外植物多巴胺含量可作為有機(jī)肥的示蹤劑。

文章解讀：J Hazard Mater（IF 10.588）| 植物代謝組助力有機(jī)肥對(duì)作物和人類健康影響的研究

03?植物代謝組+蛋白組

文章題目：Integrating proteomics and metabolomics approaches to elucidate the ripening process in white?Psidium guajava

整合蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)方法以闡明白番石榴的成熟過(guò)程

影響因子：9.231

發(fā)表期刊：Food Chemistry

發(fā)表時(shí)間：2022

實(shí)驗(yàn)路線：

步驟1：蛋白組學(xué)分析；

步驟2：非靶標(biāo)代謝組學(xué)及靶標(biāo)代謝組學(xué)分析；

步驟3：蛋白組學(xué)及代謝組學(xué)聯(lián)合分析。

總結(jié)：該文通過(guò)對(duì)白番石榴兩個(gè)成熟階段的不同果實(shí)組織使用蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)技術(shù)研究了白番石榴成熟過(guò)程中未描述的代謝途徑的調(diào)節(jié)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)乙烯和脫落酸（ABA）信號(hào)對(duì)白番石榴成熟過(guò)程中生化變化的調(diào)節(jié)有積極作用。該研究初步了解白番石榴成熟過(guò)程中外部感應(yīng)和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)所涉及的分子機(jī)制，其中生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑可以微調(diào)果實(shí)性狀的生化變化。

04?植物代謝組+轉(zhuǎn)錄組+蛋白組

文章題目：Multi-omics analysis reveals the molecular responses of Torreya grandis shoots to nanoplastic pollutant

多組學(xué)分析揭示香榧幼苗對(duì)納米塑料污染物的分子響應(yīng)機(jī)制

影響因子：14.224

發(fā)表期刊：Journal of Hazardous Materials

發(fā)表時(shí)間：2022

實(shí)驗(yàn)路線：

步驟1：PSNPs處理對(duì)香榧幼苗生理生化指標(biāo)的影響；

步驟2：PSNPs處理對(duì)香榧幼苗microRNAomic的影響；

步驟3：PSNPs處理對(duì)香榧幼苗蛋白組的影響；

步驟4：PSNPs處理對(duì)香榧幼苗代謝組的影響；

步驟5：PSNPs處理對(duì)萜類、苯丙素和類黃酮生物合成的影響。

總結(jié)：該文使用植物代謝組、蛋白組、轉(zhuǎn)錄組等技術(shù)系統(tǒng)地研究了聚苯乙烯納米塑料(PSNPs)對(duì)香榧（中國(guó)特有經(jīng)濟(jì)樹(shù)種）幼苗的潛在毒性機(jī)制，研究表明PSNPs處理對(duì)香榧幼苗一系列化學(xué)和遺傳指標(biāo)均有重要影響。比如PSNPs促進(jìn)了TBARS含量和CAT、POD活性，降低了鐵、硫和鋅的濃度，PSNPs通過(guò)調(diào)節(jié)小RNA表達(dá)和蛋白水平來(lái)調(diào)節(jié)萜類和類黃酮的生物合成途徑，該研究為納米塑料對(duì)森林植物生長(zhǎng)的影響提供了新的見(jiàn)解。

文章解讀鏈接：項(xiàng)目文章J Hazard Mater（IF 10.588）| 多組學(xué)分析揭示香榧幼苗對(duì)納米塑料污染物的分子響應(yīng)機(jī)制

05?植物代謝組+微生物組+轉(zhuǎn)錄組

文章題目：Plant flavones enrich rhizosphere Oxalobacteraceae to improve maize performance under nitrogen deprivation

植物黃酮類分泌物通過(guò)在根際富集草酸桿菌以改善玉米的缺氮性狀

影響因子：17.352

發(fā)表期刊：Nature Plants

發(fā)表時(shí)間：2021

實(shí)驗(yàn)路線：

步驟1：沿縱向根軸的發(fā)育梯度在其轉(zhuǎn)錄組學(xué)結(jié)果中有所不同；

步驟2：根際細(xì)菌群落組成沿根縱軸移動(dòng)，而真菌群落組成則不移動(dòng)；

步驟3：沿縱向根區(qū)的根系轉(zhuǎn)錄組與根際微生物組的關(guān)聯(lián)分析；

步驟4：根轉(zhuǎn)錄組和根際微生物組的基因型依賴性變化與植物性能同步；

步驟5：類黃酮成分與根際微生物群組成和玉米生長(zhǎng)特性一致；

步驟6：植物黃酮介導(dǎo)根際細(xì)菌類群的特異性變化，影響土壤中氮的捕獲；

步驟7：黃酮條件下的根際微生物群足以恢復(fù) lrt1 性能；

步驟8：草桿菌科分離株對(duì)側(cè)根形成和植株生長(zhǎng)的影響依賴于LRT1。

總結(jié)：該文使用多組學(xué)技術(shù)研究了缺氮條件下玉米根系結(jié)構(gòu)與特定的功能微生物群落之間的反饋調(diào)節(jié)機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)玉米根系縱向發(fā)育區(qū)域的功能特性與特定的微生物多樣性相關(guān)；黃酮類根系分泌物可驅(qū)動(dòng)玉米根際富集草酸桿菌，從而促進(jìn)玉米生長(zhǎng)與氮素吸收；在缺氮條件下，協(xié)調(diào)玉米根系與黃酮依賴性根際微生物—草酸桿菌之間相互作用的是突變體LRT1。研究揭示了玉米通過(guò)根系結(jié)構(gòu)與根際特定微生物類群間的相互作用，從而改善玉米植株在缺氮下的性狀。這一發(fā)現(xiàn)可能為通過(guò)調(diào)節(jié)作物與有益土壤微生物間的相互作用來(lái)開(kāi)發(fā)高產(chǎn)高營(yíng)養(yǎng)的作物開(kāi)辟新的途徑。

06?植物代謝組+空間代謝組+宏轉(zhuǎn)錄組

文章題目：Novel metabolic interactions and environmental conditions mediate the boreal peatmoss-cyanobacteria mutualism

新的代謝相互作用和環(huán)境條件介導(dǎo)泥炭-藍(lán)藻共生

影響因子：11.217

發(fā)表期刊：ISME Journal

發(fā)表時(shí)間：2022

實(shí)驗(yàn)路線：

步驟1：不同pH條件對(duì)泥炭蘚-念珠藻共生關(guān)系的影響；

步驟2：代謝交叉喂養(yǎng)研究；

步驟3：空間代謝組學(xué)研究；

步驟4：宏轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究。

總結(jié)：該文使用交叉喂養(yǎng)的方法，通過(guò)空間代謝組、植物代謝組和宏轉(zhuǎn)錄組學(xué)來(lái)表征泥炭蘚（Sphagnum）和念珠藻屬藍(lán)藻（Nostoc cyanobacteria）之間的共生關(guān)系，闡明了廣泛存在的植物-藍(lán)藻共生的環(huán)境、代謝和生理基礎(chǔ)。研究發(fā)現(xiàn)海藻糖是泥炭蘚釋放的主要碳水化合物來(lái)源，而念珠藻與?；撬岷突且宜岬纫黄鹣牧撕Ｔ逄?。作為交換，念珠藻增加了嘌呤和氨基酸的分泌。該研究對(duì)預(yù)測(cè)泥炭地生態(tài)系統(tǒng)的碳和氮循環(huán)以及一般宿主-微生物相互作用的基礎(chǔ)具有重要意義。

文章解讀鏈接：ISME Journal (IF 11.217) | 空間代謝組助力植物-藍(lán)藻共生關(guān)系研究

以上只是對(duì)幾篇植物代謝多組學(xué)文獻(xiàn)的簡(jiǎn)單分享，如果老師需要更多植物代謝多組學(xué)項(xiàng)目文章，歡迎聯(lián)系我們。我們將提供更好的產(chǎn)品和更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，助力您的科研事業(yè)。

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