植物代謝組學研究方法

Ⅰ 代謝組學的研究范圍

代謝組學主要研究的是作為各種代謝路徑的底物和產物的小分子代謝物（MW<1000）。 在食品安全領域，利用代謝組學工具發現農獸葯等在動植物體內的相關生物標志物也是一個熱點領域。其樣品主要是動植物的細胞和組織的提取液。主要技術手段是核磁共振（NMR），質譜（MS），色譜（HPLC，GC）及色譜質譜聯用技術。通過檢測一系列樣品的NMR 譜圖，再結合模式識別方法，可以判斷出生物體的病理生理狀態，並有可能找出與之相關的生物標志物（biomarker）。為相關預警信號提供一個預知平台。

Ⅱ 簡述代謝組學的概念、研究技術和應用。

代謝組學是上世紀九十年代中期發展起來的一門新興學科，是系統生物學的重要組成部分。它是關於生物體系內源代謝物質種類、數量及其變化規律的科學，研究生物整體、系統或器官的內源性代謝物質及其所受內在或外在因素的影響。

代謝組學利用高通量、高靈敏度與高精確度的現代分析技術，對細胞、有機體分泌出來的體液中的代謝物的整體組成進行動態跟蹤分析，藉助多變數統計分析方法，來辯識和解析被研究對象的生理、病理狀態及其與環境因子、基因組成等的關系。「代謝組學」是一種整體性的研究策略，其研究策略有點類似於通過分析發動機的尾氣成分，來研究發動機的運行規律和故障診斷等的「反向工程學」的技術思路。由於代謝組學著眼於把研究對象作為一個整體來觀察和分析，也被稱為「整體的系統生物學」。

通過現代超高效液相色譜/高分辨質譜聯用儀等技術分析體液中的代謝物組成譜，並利用多變數統計分析技術，把所有代謝物的組成信息都整合到一起，為在系統和整體的層面上比較和分析生物的代謝特性開辟了新的技術路線，具有廣闊的發展前景。近幾年來，已經有越來越多的學者將現代代謝組學技術運用到人體和動物的整體代謝與功能性研究中。

代謝組學創始人、英國帝國理工大學Jeremy Nicholson教授認為人體應該作為一個完整的系統來研究，應用代謝組學來理解疾病過程，與中醫的整體觀和辨「證」論治思維方式不謀而合。代謝組學和中醫中葯的哲學觀相吻合，代謝組學是研究中葯最好的選擇。研究中葯這種復雜混合物的毒性，代謝組學是最好的方法，選擇不同產地、不同數量、不同組分的中葯，做出代謝組圖，根據組成變化與毒性、葯效相對應，就可把有效的成分最大化，把有毒的東西剔除。同樣，代謝組學也是中葯質量控制的主要研究手段，有利於中葯的出口和國際化。

代謝組學與有著幾千年歷史的中醫學在許多方面有相近的屬性，它們的有機結合將可能有力地推動中醫葯理論的現代化進程。代謝組學」可能成為我國傳統醫學走向國際化的通用語言。上海系統生物醫學研究中心與上海中醫葯大學合作，在用代謝組學研究中醫腎陽虛證的分子機理、中葯腎毒性的預測以及支持中葯在國際市場的登記注冊等方面已經取得很好成效，顯示了代謝組學與中國傳統中醫葯結合的強大生命力。

代謝組學是從整體上研究復雜生命現象的新興學科。研究代謝組學的關鍵是要發展大規模、並行化測定復雜混合體系中代謝物組成信息和對大量數據進行分析和建模的能力。技術手段的發展是代謝組學發展的關鍵因素。上海系統生物醫學研究中心依託上海交通大學強大的工程學和理學研究力量，結合深厚豐富的臨床和基礎醫學研究經驗，致力於代謝組學研究具有相當的優勢。

美國Waters公司是全球分析儀器領域的先導者，在復雜體系分析領域獨樹一幟，具有領先的分析平台, 配套的計算軟體和雄厚的技術儲備。學科的發展催生學科研究工具的產生，近年來，他們根據代謝組學發展的要求，與代謝組學創始人Jeremy Nicholson教授合作，首創全球領先的超高效液相色譜UPLC技術，與高分辨質譜技術和計算技術結合，推出了以超高效液相色譜/高分辨質譜聯用儀UPLC-QTOF為代表的代謝組學分析系統，一次可以從尿液樣品中快速獲取2萬多個數據點，為從整體上深入把握人體的生理代謝狀況，細致入微地刻畫和反映人體的疾病過程，提供了先進可行的工具。

為了加快代謝組學的發展，特別是推動我國傳統醫葯國際化的進程，上海系統生物醫學研究中心和美國Waters公司決定成立國際一流的代謝組學聯合實驗室，並於2006年6月23日在上海交通大學舉行了正式的簽約儀式，雙方承諾共同努力將此實驗室建設成為我國發展代謝組學的研究基地，人員培訓基地和生物醫葯新用途開發基地。聯合實驗室將邀請代謝組學創始人、英國帝國理工大學Jeremy Nicholson教授擔任顧問，計劃每年定期在上海舉行代謝組學高級研修班，這將極大的促進我國代謝組學的研究進展和增強及時跟蹤國際前沿研究動向的能力,對於推動我國生物醫葯事業的發展具有十分重要的意義。

Ⅲ 代謝組學的研究方法

代謝組學的研究方法與蛋白質組學的方法類似，通常有兩種方法。一種方法稱作代謝物指紋分析 （metabolomic fingerprinting），採用液相色譜-質譜聯用（LC-MS）的方法，比較不同血樣中各自的代謝產物以確定其中所有的代謝產物。從本質上來說，代謝指紋分析涉及比較不同個體中代謝產物的質譜峰，最終了解不同化合物的結構，建立一套完備的識別這些不同化合物特徵的分析方法。另一種方法是代謝輪廓分析（metabolomic profiling）,研究人員假定了一條特定的代謝途徑，並對此進行更深入的研究。
對於代謝產物來說，不僅只有質譜峰這個特徵。更進一步說，質譜（MS）並不能檢測出所有的代謝產物，並不是因為質譜的靈敏度不夠，而是由於質譜只能檢測離子化的物質，但有些代謝產物在質譜儀中不能被離子化。採用核磁共振（NMR）的方法，可以彌補色譜的不足。劍橋大學的Jules Griffin博士，正在使用質譜與核磁共振結合的方法，試圖建立機體中的完整代謝途徑圖譜。Griffin用核磁共振檢測高豐度的代謝產物，由於核磁共振檢測的靈敏度不高，所以只用於分析低豐度代謝產物。
過去，只有毒理學方面的研究使用核磁共振，而質譜只在植物代謝研究中採用。如今，這兩種方法在代謝組學研究中已經普遍使用。為在不同樣品間進行有意義的比較，研究人員必須結合使用這兩種方法獲得的大量數據進行分析。此外，還需要結合基因組學研究獲得的數據。
Gary Siuzdak博士在美國克利普斯研究院（TSRI）從事生物信息學問題的研究，他設計了一個分析來自不同樣品代謝產物變化的實驗方案。研究人員可以通過生物信息學軟體XEMS比較不同的數據，從而識別出代謝產物。軟體提供了所有代謝產物的分子量數據，這些代謝產物濃度因不同的個體而變化。公眾可以從網上免費獲取這些數據。
Siuzdak博士表示，他們正採用綜合研究的方法進行代謝組學研究，試圖檢測出盡可能多的代謝產物，超越人們過去使用方法所能達到的目標。通過個體研究，希望能在一定程度上識別出與應激有關的新分子，這些應激物可能是一種疾病，一種敲除酶，或者是其他的物質。

Ⅳ 闡述代謝組學研究中對代謝物進行分離分析的常用技術有哪些

闡述代謝組學研究中對代謝物進行分離分析的常用技術有哪些
代謝組學的研究方法與蛋白質組學的方法類似，通常有兩種方法。一種方法稱作代謝物指紋分析 （metabolomic fingerprinting），採用液相色譜-質譜聯用（LC-MS）的方法，比較不同血樣中各自的代謝產物以確定其中所有的代謝產物。從本質上來說，代謝指紋分析涉及比較不同個體中代謝產物的質譜峰，最終了解不同化合物的結構，建立一套完備的識別這些不同化合物特徵的分析方法。另一種方法是代謝輪廓分析（metabolomic profiling）,研究人員假定了一條特定的代謝途徑，並對此進行更深入的研究。
對於代謝產物來說，不僅只有質譜峰這個特徵。更進一步說，質譜（MS）並不能檢測出所有的代謝產物，並不是因為質譜的靈敏度不夠，而是由於質譜只能檢測離子化的物質，但有些代謝產物在質譜儀中不能被離子化。採用核磁共振（NMR）的方法，可以彌補色譜的不足。劍橋大學的Jules Griffin博士，正在使用質譜與核磁共振結合的方法，試圖建立機體中的完整代謝途徑圖譜。Griffin用核磁共振檢測高豐度的代謝產物，由於核磁共振檢測的靈敏度不高，所以只用於分析低豐度代謝產物。

Ⅳ 比較概述基因組學、轉錄組學、蛋白質組學和代謝組學的概念、研究方法、優缺點及應用設想

組學omics，研究的是整體. 按照分析目標不同主要分為基因組學，轉錄組學，蛋白質組學，代謝組學。
基因組學研究的主要是基因組DNA，使用方法目前以二代測序為主，將基因組拆成小片段後再用生物信息學演算法進行迭代組裝。當然這僅僅是第一步，隨後還有繁瑣的基因注釋等數據分析工作。
轉錄組學研究的是某個時間點的mRNA總和，可以用晶元，也可以用測序。晶元是用已知的基因探針，測序則有可能發現新的mRNA,
蛋白組學針對的是全體蛋白，組要以2D-Gel和質譜為主，分為top-down和bottom-up分析方法。理念和基因組類似，將蛋白用特定的物料化學手段分解成小肽段，在通過質量反推蛋白序列，最後進行搜索，標識已知未知的蛋白序列。
代謝組分析的代謝產物，是大分子和小分子的混合物，主要也是用液相和質譜。
總而言之，這些技術都想從全局找變數，都是一種top-down的研究方法，原因很簡單：避免『只緣身在此山中』的尷尬。
但因為技術局限，都各有缺點，尤其是轉錄組和蛋白組數據，基本上顛覆了以前一直認為的mRNA水平能代表蛋白水平的觀念，因為這兩組數據的重合度太低。
所以目前很多研究都開始使用交叉驗證方法。
無論如何，都需要對數據進行分析，有經驗的分析往往能化腐朽為神奇。

Ⅵ 代謝組學究竟是一門什麼樣的研究方向

代謝組是測定細胞內所有代謝小分子（如TAC裡面各種代謝產物）的含量，蛋白質組是測定體內各種蛋白質含量。 相同點大概就是都主要是靠質譜 蛋白質組已經比較成熟，有很好的搜庫（鑒定）手段，以及比較好定量手段，如SILAC，TMT等方法，一次一般可以測量幾千個蛋白 代謝組（可能不同的機構會有不同，以下僅基於我了解到的數據）各個實驗室一般需要建立自己的庫，一般也就幾百個小分子。一般會把質譜的正負離子模式都掃一下，暫時沒有通用的定量方法，所以數據可信度不如蛋白質組高 一般蛋白質組更為常用，代謝組的話需要有特定的研究方向，比如研究脂肪代謝之類的，就針對那些油脂分子 PS：用質譜研究葯物代謝和研究組學其實差別很大的，做組學的話如果不是某些特殊情況，你自己不會分析譜圖也不是太影響結果，只要看得懂by離子就好了。看LZ的意思，估計是不需要用到蛋白質組了，代謝組我也只是剛開始做，只能說protocol我們用下面這個，具體的分析步驟得看實驗室需求。代謝組學有一個很熱門的應用，就是用來鑒定微生物的taxonomy。在不少大的生物技術公司和農業公司，除了用16S rRNA和基因組判定taxonomy,還會結合代謝組學的數據。而taxonomy的鑒定在這些大公司的微生物研發產品線里是很重要的一環

Ⅶ 做好代謝組學研究的關鍵在哪裡

1. 首先明確代謝組學的核心任務。對小分子代謝物的定性、定量分析並發現差異代謝物：（1）對生物體系中的內源性代謝物及其變化規律進行表徵；（2）以差異代謝物作為核心對生命奧秘進行解析。而基於色譜/質譜聯用的分離分析技術具有靈敏度高、選擇性好、動態范圍寬、信息豐富等優點，已成為代謝組學研究的主流技術平台。

2. 其次明確代謝組學的研究方法。對於非靶向代謝組學而言，色譜與高分辨質譜的聯用必不可少；而對於靶向代謝組學而言，基於多反應監測（MRM）模式的三重四極桿質譜被認為是質譜定量的 「金標准」。近年來，擬靶向技術由於結合了非靶向和靶向分析技術的雙重優勢，在代謝物分析的覆蓋度上與非靶向方法接近，在靈敏度上與靶向分析一樣，迅速發展成為代謝組學的主流研究方法。擬靶向代謝組學主要包括三個步驟：（1）基於四極桿飛行時間質譜的非靶向分析；（2）母離子/產物離子對的選擇及檢測參數優化；（3）使用三重四極桿或QTRAP質譜採用MRM模式（包括上述離子對）對樣品進行分析。

3. 關鍵點有哪些？代謝組學整個研究過程可以細分為20多個步驟，若每一步准確率為70%，最終結果的准確率不足0.1%，因此必須確保每一步（尤其是關鍵步驟）都規范、准確，才能保證研究結果准確、可靠。影響代謝組學研究質量的關鍵環節包括：（1）系統科學的研究方案；（2）樣本收集、分組、儲存、前處理、質量控制；（3）數據採集與質量控制；（4）數據處理、分析；（5）差異分子篩選與鑒定；（6）分類模型構建與驗證；（7）資料庫自建、管理與使用。這些環節受制因素較多，需要參考研究論文、技術規范、注意過程式控制制，採用專業的技術和工具支持才能獲得高質量的研究結果。

4. 為什麼關鍵？圍繞快速、有效地發現分子和標志物這一目的，精準和高通量正成為引領發展的方向。代謝組學研究需要滿足生物醫葯、食品等行業的個性化分子智能識別需求，所以需要分子智能識別檢測技術做支撐，需要自主知識產權的核心演算法，才能保證專業化的組學、質譜數據處理、數據挖掘。

5. 總結來說，在組學研究過程中，只有做好分子特徵檢測、差異分子篩選、差異分子鑒定、分類模型構建、資料庫自建等關鍵步驟，才能得到最好的組學研究結果。

Ⅷ 與轉錄組學和蛋白組學比較，代謝組學有何優點

那年夏天Forever與轉錄組學和蛋白組學比較，代謝組學有以下優點： ①代謝組學放大了基因和蛋白表達的微小變化，從而使檢測更容易；②代謝組學的研究不需建立全基因組測序及大量表達序列 標簽(EST)的資料庫，且代謝產物的種類要遠小於基因和蛋白的數目。③ 由於給定的代謝產物在每個組織中都是一樣的，所以研究中採用的技術更為通用也更易被人們所接受。④ 生物體液的代謝產物分析可反映機體系統的生理和病理狀態。通過代謝組學研究既可以發現生物體在受到各種內外環境擾動後的應答不同，也可以區分同種不同個體之間的表型差異，因此在國際醫葯、動植物、微生物等研究領域內得到了廣泛應用。