植物代谢组学研究方法

Ⅰ 代谢组学的研究范围

代谢组学主要研究的是作为各种代谢路径的底物和产物的小分子代谢物（MW<1000）。 在食品安全领域，利用代谢组学工具发现农兽药等在动植物体内的相关生物标志物也是一个热点领域。其样品主要是动植物的细胞和组织的提取液。主要技术手段是核磁共振（NMR），质谱（MS），色谱（HPLC，GC）及色谱质谱联用技术。通过检测一系列样品的NMR 谱图，再结合模式识别方法，可以判断出生物体的病理生理状态，并有可能找出与之相关的生物标志物（biomarker）。为相关预警信号提供一个预知平台。

Ⅱ 简述代谢组学的概念、研究技术和应用。

代谢组学是上世纪九十年代中期发展起来的一门新兴学科，是系统生物学的重要组成部分。它是关于生物体系内源代谢物质种类、数量及其变化规律的科学，研究生物整体、系统或器官的内源性代谢物质及其所受内在或外在因素的影响。

代谢组学利用高通量、高灵敏度与高精确度的现代分析技术，对细胞、有机体分泌出来的体液中的代谢物的整体组成进行动态跟踪分析，借助多变量统计分析方法，来辩识和解析被研究对象的生理、病理状态及其与环境因子、基因组成等的关系。“代谢组学”是一种整体性的研究策略，其研究策略有点类似于通过分析发动机的尾气成分，来研究发动机的运行规律和故障诊断等的“反向工程学”的技术思路。由于代谢组学着眼于把研究对象作为一个整体来观察和分析，也被称为“整体的系统生物学”。

通过现代超高效液相色谱/高分辨质谱联用仪等技术分析体液中的代谢物组成谱，并利用多变量统计分析技术，把所有代谢物的组成信息都整合到一起，为在系统和整体的层面上比较和分析生物的代谢特性开辟了新的技术路线，具有广阔的发展前景。近几年来，已经有越来越多的学者将现代代谢组学技术运用到人体和动物的整体代谢与功能性研究中。

代谢组学创始人、英国帝国理工大学Jeremy Nicholson教授认为人体应该作为一个完整的系统来研究，应用代谢组学来理解疾病过程，与中医的整体观和辨“证”论治思维方式不谋而合。代谢组学和中医中药的哲学观相吻合，代谢组学是研究中药最好的选择。研究中药这种复杂混合物的毒性，代谢组学是最好的方法，选择不同产地、不同数量、不同组分的中药，做出代谢组图，根据组成变化与毒性、药效相对应，就可把有效的成分最大化，把有毒的东西剔除。同样，代谢组学也是中药质量控制的主要研究手段，有利于中药的出口和国际化。

代谢组学与有着几千年历史的中医学在许多方面有相近的属性，它们的有机结合将可能有力地推动中医药理论的现代化进程。代谢组学”可能成为我国传统医学走向国际化的通用语言。上海系统生物医学研究中心与上海中医药大学合作，在用代谢组学研究中医肾阳虚证的分子机理、中药肾毒性的预测以及支持中药在国际市场的登记注册等方面已经取得很好成效，显示了代谢组学与中国传统中医药结合的强大生命力。

代谢组学是从整体上研究复杂生命现象的新兴学科。研究代谢组学的关键是要发展大规模、并行化测定复杂混合体系中代谢物组成信息和对大量数据进行分析和建模的能力。技术手段的发展是代谢组学发展的关键因素。上海系统生物医学研究中心依托上海交通大学强大的工程学和理学研究力量，结合深厚丰富的临床和基础医学研究经验，致力于代谢组学研究具有相当的优势。

美国Waters公司是全球分析仪器领域的先导者，在复杂体系分析领域独树一帜，具有领先的分析平台, 配套的计算软件和雄厚的技术储备。学科的发展催生学科研究工具的产生，近年来，他们根据代谢组学发展的要求，与代谢组学创始人Jeremy Nicholson教授合作，首创全球领先的超高效液相色谱UPLC技术，与高分辨质谱技术和计算技术结合，推出了以超高效液相色谱/高分辨质谱联用仪UPLC-QTOF为代表的代谢组学分析系统，一次可以从尿液样品中快速获取2万多个数据点，为从整体上深入把握人体的生理代谢状况，细致入微地刻画和反映人体的疾病过程，提供了先进可行的工具。

为了加快代谢组学的发展，特别是推动我国传统医药国际化的进程，上海系统生物医学研究中心和美国Waters公司决定成立国际一流的代谢组学联合实验室，并于2006年6月23日在上海交通大学举行了正式的签约仪式，双方承诺共同努力将此实验室建设成为我国发展代谢组学的研究基地，人员培训基地和生物医药新用途开发基地。联合实验室将邀请代谢组学创始人、英国帝国理工大学Jeremy Nicholson教授担任顾问，计划每年定期在上海举行代谢组学高级研修班，这将极大的促进我国代谢组学的研究进展和增强及时跟踪国际前沿研究动向的能力,对于推动我国生物医药事业的发展具有十分重要的意义。

Ⅲ 代谢组学的研究方法

代谢组学的研究方法与蛋白质组学的方法类似，通常有两种方法。一种方法称作代谢物指纹分析 （metabolomic fingerprinting），采用液相色谱-质谱联用（LC-MS）的方法，比较不同血样中各自的代谢产物以确定其中所有的代谢产物。从本质上来说，代谢指纹分析涉及比较不同个体中代谢产物的质谱峰，最终了解不同化合物的结构，建立一套完备的识别这些不同化合物特征的分析方法。另一种方法是代谢轮廓分析（metabolomic profiling）,研究人员假定了一条特定的代谢途径，并对此进行更深入的研究。
对于代谢产物来说，不仅只有质谱峰这个特征。更进一步说，质谱（MS）并不能检测出所有的代谢产物，并不是因为质谱的灵敏度不够，而是由于质谱只能检测离子化的物质，但有些代谢产物在质谱仪中不能被离子化。采用核磁共振（NMR）的方法，可以弥补色谱的不足。剑桥大学的Jules Griffin博士，正在使用质谱与核磁共振结合的方法，试图建立机体中的完整代谢途径图谱。Griffin用核磁共振检测高丰度的代谢产物，由于核磁共振检测的灵敏度不高，所以只用于分析低丰度代谢产物。
过去，只有毒理学方面的研究使用核磁共振，而质谱只在植物代谢研究中采用。如今，这两种方法在代谢组学研究中已经普遍使用。为在不同样品间进行有意义的比较，研究人员必须结合使用这两种方法获得的大量数据进行分析。此外，还需要结合基因组学研究获得的数据。
Gary Siuzdak博士在美国克利普斯研究院（TSRI）从事生物信息学问题的研究，他设计了一个分析来自不同样品代谢产物变化的实验方案。研究人员可以通过生物信息学软件XEMS比较不同的数据，从而识别出代谢产物。软件提供了所有代谢产物的分子量数据，这些代谢产物浓度因不同的个体而变化。公众可以从网上免费获取这些数据。
Siuzdak博士表示，他们正采用综合研究的方法进行代谢组学研究，试图检测出尽可能多的代谢产物，超越人们过去使用方法所能达到的目标。通过个体研究，希望能在一定程度上识别出与应激有关的新分子，这些应激物可能是一种疾病，一种敲除酶，或者是其他的物质。

Ⅳ 阐述代谢组学研究中对代谢物进行分离分析的常用技术有哪些

阐述代谢组学研究中对代谢物进行分离分析的常用技术有哪些
代谢组学的研究方法与蛋白质组学的方法类似，通常有两种方法。一种方法称作代谢物指纹分析 （metabolomic fingerprinting），采用液相色谱-质谱联用（LC-MS）的方法，比较不同血样中各自的代谢产物以确定其中所有的代谢产物。从本质上来说，代谢指纹分析涉及比较不同个体中代谢产物的质谱峰，最终了解不同化合物的结构，建立一套完备的识别这些不同化合物特征的分析方法。另一种方法是代谢轮廓分析（metabolomic profiling）,研究人员假定了一条特定的代谢途径，并对此进行更深入的研究。
对于代谢产物来说，不仅只有质谱峰这个特征。更进一步说，质谱（MS）并不能检测出所有的代谢产物，并不是因为质谱的灵敏度不够，而是由于质谱只能检测离子化的物质，但有些代谢产物在质谱仪中不能被离子化。采用核磁共振（NMR）的方法，可以弥补色谱的不足。剑桥大学的Jules Griffin博士，正在使用质谱与核磁共振结合的方法，试图建立机体中的完整代谢途径图谱。Griffin用核磁共振检测高丰度的代谢产物，由于核磁共振检测的灵敏度不高，所以只用于分析低丰度代谢产物。

Ⅳ 比较概述基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学的概念、研究方法、优缺点及应用设想

组学omics，研究的是整体. 按照分析目标不同主要分为基因组学，转录组学，蛋白质组学，代谢组学。
基因组学研究的主要是基因组DNA，使用方法目前以二代测序为主，将基因组拆成小片段后再用生物信息学算法进行迭代组装。当然这仅仅是第一步，随后还有繁琐的基因注释等数据分析工作。
转录组学研究的是某个时间点的mRNA总和，可以用芯片，也可以用测序。芯片是用已知的基因探针，测序则有可能发现新的mRNA,
蛋白组学针对的是全体蛋白，组要以2D-Gel和质谱为主，分为top-down和bottom-up分析方法。理念和基因组类似，将蛋白用特定的物料化学手段分解成小肽段，在通过质量反推蛋白序列，最后进行搜索，标识已知未知的蛋白序列。
代谢组分析的代谢产物，是大分子和小分子的混合物，主要也是用液相和质谱。
总而言之，这些技术都想从全局找变量，都是一种top-down的研究方法，原因很简单：避免‘只缘身在此山中’的尴尬。
但因为技术局限，都各有缺点，尤其是转录组和蛋白组数据，基本上颠覆了以前一直认为的mRNA水平能代表蛋白水平的观念，因为这两组数据的重合度太低。
所以目前很多研究都开始使用交叉验证方法。
无论如何，都需要对数据进行分析，有经验的分析往往能化腐朽为神奇。

Ⅵ 代谢组学究竟是一门什么样的研究方向

代谢组是测定细胞内所有代谢小分子（如TAC里面各种代谢产物）的含量，蛋白质组是测定体内各种蛋白质含量。 相同点大概就是都主要是靠质谱 蛋白质组已经比较成熟，有很好的搜库（鉴定）手段，以及比较好定量手段，如SILAC，TMT等方法，一次一般可以测量几千个蛋白 代谢组（可能不同的机构会有不同，以下仅基于我了解到的数据）各个实验室一般需要建立自己的库，一般也就几百个小分子。一般会把质谱的正负离子模式都扫一下，暂时没有通用的定量方法，所以数据可信度不如蛋白质组高 一般蛋白质组更为常用，代谢组的话需要有特定的研究方向，比如研究脂肪代谢之类的，就针对那些油脂分子 PS：用质谱研究药物代谢和研究组学其实差别很大的，做组学的话如果不是某些特殊情况，你自己不会分析谱图也不是太影响结果，只要看得懂by离子就好了。看LZ的意思，估计是不需要用到蛋白质组了，代谢组我也只是刚开始做，只能说protocol我们用下面这个，具体的分析步骤得看实验室需求。代谢组学有一个很热门的应用，就是用来鉴定微生物的taxonomy。在不少大的生物技术公司和农业公司，除了用16S rRNA和基因组判定taxonomy,还会结合代谢组学的数据。而taxonomy的鉴定在这些大公司的微生物研发产品线里是很重要的一环

Ⅶ 做好代谢组学研究的关键在哪里

1. 首先明确代谢组学的核心任务。对小分子代谢物的定性、定量分析并发现差异代谢物：（1）对生物体系中的内源性代谢物及其变化规律进行表征；（2）以差异代谢物作为核心对生命奥秘进行解析。而基于色谱/质谱联用的分离分析技术具有灵敏度高、选择性好、动态范围宽、信息丰富等优点，已成为代谢组学研究的主流技术平台。

2. 其次明确代谢组学的研究方法。对于非靶向代谢组学而言，色谱与高分辨质谱的联用必不可少；而对于靶向代谢组学而言，基于多反应监测（MRM）模式的三重四极杆质谱被认为是质谱定量的 “金标准”。近年来，拟靶向技术由于结合了非靶向和靶向分析技术的双重优势，在代谢物分析的覆盖度上与非靶向方法接近，在灵敏度上与靶向分析一样，迅速发展成为代谢组学的主流研究方法。拟靶向代谢组学主要包括三个步骤：（1）基于四极杆飞行时间质谱的非靶向分析；（2）母离子/产物离子对的选择及检测参数优化；（3）使用三重四极杆或QTRAP质谱采用MRM模式（包括上述离子对）对样品进行分析。

3. 关键点有哪些？代谢组学整个研究过程可以细分为20多个步骤，若每一步准确率为70%，最终结果的准确率不足0.1%，因此必须确保每一步（尤其是关键步骤）都规范、准确，才能保证研究结果准确、可靠。影响代谢组学研究质量的关键环节包括：（1）系统科学的研究方案；（2）样本收集、分组、储存、前处理、质量控制；（3）数据采集与质量控制；（4）数据处理、分析；（5）差异分子筛选与鉴定；（6）分类模型构建与验证；（7）数据库自建、管理与使用。这些环节受制因素较多，需要参考研究论文、技术规范、注意过程控制，采用专业的技术和工具支持才能获得高质量的研究结果。

4. 为什么关键？围绕快速、有效地发现分子和标志物这一目的，精准和高通量正成为引领发展的方向。代谢组学研究需要满足生物医药、食品等行业的个性化分子智能识别需求，所以需要分子智能识别检测技术做支撑，需要自主知识产权的核心算法，才能保证专业化的组学、质谱数据处理、数据挖掘。

5. 总结来说，在组学研究过程中，只有做好分子特征检测、差异分子筛选、差异分子鉴定、分类模型构建、数据库自建等关键步骤，才能得到最好的组学研究结果。

Ⅷ 与转录组学和蛋白组学比较，代谢组学有何优点

那年夏天Forever与转录组学和蛋白组学比较，代谢组学有以下优点： ①代谢组学放大了基因和蛋白表达的微小变化，从而使检测更容易；②代谢组学的研究不需建立全基因组测序及大量表达序列 标签(EST)的数据库，且代谢产物的种类要远小于基因和蛋白的数目。③ 由于给定的代谢产物在每个组织中都是一样的，所以研究中采用的技术更为通用也更易被人们所接受。④ 生物体液的代谢产物分析可反映机体系统的生理和病理状态。通过代谢组学研究既可以发现生物体在受到各种内外环境扰动后的应答不同，也可以区分同种不同个体之间的表型差异，因此在国际医药、动植物、微生物等研究领域内得到了广泛应用。