《植物代谢组学》

植物代谢与次生代谢物研究植物代谢是指植物体内的化学物质转化过程，包括生理代谢和生化代谢两个方面。

生理代谢是指维持植物正常生命活动所需的基础代谢，而生化代谢则是指植物针对内外环境变化而产生的次生代谢物。

植物的次生代谢物对人类和生态环境都具有重要的意义，因此在科学研究中备受关注。

一、植物代谢研究的重要性植物代谢研究可以帮助人们更好地了解植物生长发育过程中的代谢规律，揭示植物与环境之间的相互作用。

此外，对植物代谢的深入研究还可以为植物遗传改良和高效利用提供理论基础和技术支持。

二、植物代谢的分类植物代谢可以分为原代代谢和次生代谢两大类。

原代代谢是指维持植物正常生长需要的代谢过程，包括光合作用、呼吸作用、糖代谢等。

次生代谢是植物在特定环境条件下合成的化学物质，不是植物生长发育必需，但对植物的适应性和生存具有重要作用。

三、次生代谢物的研究1. 次生代谢物的种类：植物次生代谢物包括生物碱、黄酮类化合物、挥发性油脂等。

不同的植物种类会合成不同种类和数量的次生代谢物，因此研究次生代谢物的分布和功能具有较大的科学和应用价值。

2. 次生代谢物在人类健康中的应用：许多药物和保健品中都含有来自植物的次生代谢物，这些物质对人类的健康具有积极的影响。

研究植物代谢物可以帮助我们发掘植物潜在的药用价值。

3. 次生代谢物的生态功能：植物次生代谢物不仅仅对人类有益，它们在植物与其他生物的互动过程中也起到重要作用。

例如，植物次生代谢物可以用于吸引传粉昆虫、抵御害虫、招引天敌等。

4. 次生代谢物的合成途径：研究植物次生代谢物的合成途径可以为植物遗传改良和药物开发提供指导。

通过转基因技术和代谢工程等手段，可以提高目标次生代谢物的产量和质量。

四、植物代谢研究的方法1. 代谢组学：通过大规模检测和分析植物代谢物的方法，用于研究植物在不同生长发育阶段和环境条件下代谢物的变化规律，揭示植物代谢的调控机制。

2. 代谢工程：通过基因工程和代谢工程手段，调控植物相关基因的表达，增加目标次生代谢物的合成产量和质量。

* 国家十二五“重大新药创制”科技重大专项(2012ZX09301002-001)；国家十二五“重大新药创制”科技重大专项(2012ZX09201201-001) **　通信作者　Tel ：（010）57833290；E-mail ：zmzou@ 第一作者　Tel ：139********；E-mail ：gulf@成分分析基于植物代谢组学的栽培型与野生型野菊花的化学成分比较及定量分析*韩正洲1，3，杨勇2，贾红梅2，魏民3，马庆3，詹若挺1，陈蔚文1，邹忠梅2**（1.广州中医药大学中药资源科学与工程研究中心，岭南中药资源教育部重点实验室（广州中医药大学），广州 510006；2.中国医学科学院北京协和医学院药用植物研究所，北京 100193；3.华润三九医药股份有限公司，深圳 518110）摘要　目的：研究栽培型与野生型野菊花药材之间的化学成分差异。

方法：采用超高效液相色谱-四极杆-飞行时间质谱（UPLC-Q-TOF/MS ）技术，结合化学计量学，对栽培型和野生型野菊花药材的整体化学组成进行比较，并采用超高效液相对其中的主要差异成分进行定量分析。

结果：主成分分析结果显示，栽培与野生型野菊花在t ［1］主成分方向区分明显，表明两者的化学组成存在显著差异。

随后采用正交偏最小二乘法判别分析（OPLS-DA ）方法筛选和鉴定两者的差异成分，结果显示，香叶木 素-7-O -芸香苷、刺槐素-7-O -（6″-O -α-L -鼠李吡喃糖-β-槐糖苷）、木犀草素、蒙花苷、5-羟 基-4′-甲氧基-黄酮-7-O -α-L -吡喃鼠李糖（1→6）［2-O -乙酰-β-D -吡喃葡萄糖（1→2）］-β-D 吡喃葡萄糖苷、芹菜素、3，5-二咖啡酰奎宁酸、4，5-二咖啡酰奎宁酸和刺槐素含量在两者间存在显著性差异，可以作为区分栽培型和野生型野菊花的特征性成分。

结论：植物代谢组学技术能快速筛选特征性化学成分，为野菊花的质量评价提供有效手段。

代谢组学的定义代谢组学(metabolomics/metabonomics)[1, 2]是上世纪90 年代中期发展起来的一门新学科，它是研究生物体系受外部刺激所产生的所有代谢产物变化的科学，所关注的是代谢循环中分子量小于1000 的小分子代谢物的变化，反映的是外界刺激或遗传修饰的细胞或组织的代谢应答变化。

代谢组学的概念来源于最初人们提出的“代谢物组”(metabolome)，即指某一生物或细胞所有代谢产物，后来发展为代谢组学的概念。

其最主要的特征是通过高通量的实验和大规模的计算，从系统生物学的角度出发，全面地综合地考察机体的代谢变化。

作为一种崭新的方法学，代谢组学已成为国际上疾病与健康研究的一个重要热点。

Nicholson 研究小组于1999 年提出了metabonomics 的概念[1]，并在疾病诊断、药物筛选等方面做了大量的卓有成效的工作[3, 4]。

Fiehn 等[5]提出了metabolomics 的概念，第一次把代谢产物和生物基因的功能联系起来。

之后很多植物化学家开展植物代谢组学的研究，使代谢组学得到了极大的发展，形成了当前代谢组学的两大主流领域：metabolomics 和metabonomics。

前者是对生物系统整体的、动态的认识(不仅关心代谢物质的整体也关注其动态变化规律)，而后者强调分析且是个静态的认识概念，因此可以认为metabolomics 是metabonomics 的一个组成部分。

代谢组学经过不断的发展，一些相关层次的定义已被学术界广泛接受。

第一个层次为靶标分析，目标是定量分析一个靶蛋白的底物和/或产物；第二个层次为代谢轮廓分析，采用针对性的分析技术，对特定代谢过程中的结构或性质相关的预设代谢物系列进行定量测定；第三个层次为代谢指纹，定性或半定量分析细胞内外全部代谢物；第四个层次为代谢组分析，定量分析一个生物系统全部代谢物，其目前还难以实现。

目前，代谢组学已在药物毒性和机理研究[6-7]、微生物和植物研究[8,9]、疾病诊断和动物模型[10, 11]、基因功能的阐明[12]等领域获得了较广泛的应用，在中药成分的安全性评估[13]、药物代谢分析[14]、毒性基因组学[15]、营养基因组[16]、药理代谢组学[17-19]、整合药物代谢和系统毒理学[20, 21]等方面也取得了新的突破和进展代谢组学的具体研究方法是：运用核磁共振(NMR)、质谱(MS)、气质联用(GC-MS)、高效液相色谱(HPLC)等高通量、高灵敏度与高精确度的现代分析技术，通过对细胞提取物、组织提取物、生物体液(血浆、血清、尿液、胆汁、脑脊液等)和完整的脏器组织等随时间变化的代谢物浓度进行检测，结合有效的模式识别方法进行定性、定量和分类，并将这些代谢信息与生理病理过程中的生物学事件关联起来，从而了解机体生命活动的代谢过程[22]。

三个玫瑰品种花色物质的代谢组学分析作者：魏丽琴种培芳包新光何海玲李清清来源：《广西植物》2024年第02期摘要：玫瑰（Rosa rugosa）具有很高的观赏价值和商业价值，但其花色比较单一，限制了玫瑰的开发利用及其在园林造景中的应用。

为了探究‘苦水玫瑰’‘墨红玫瑰’和‘保加利亚白玫瑰’3个不同品种玫瑰的呈色物质，该研究利用超高效液相色谱-四级杆-飞行时间质谱（UPLC-Q-TOF-MS）联用检测花瓣类黄酮的种类和含量，通过KEGG数据库对差异代谢物进行富集分析，筛选出关键代谢物，并分析与花色表型值的相关性。

结果表明：（1）在3个不同色系玫瑰花瓣中共检测到58种代谢物，其中花青素只有一种为矢车菊-3-O葡萄糖苷，约占30.45%。

（2）K-means聚类分析表明，共有12种关键代谢物注释到KEGG代谢通路中，其中乔松素和杨梅黄酮是决定‘苦水玫瑰’和‘墨红玫瑰’花色呈红色的主要物质，圣草酚、木犀草素和山萘酚是决定‘保加利亚白玫瑰’花色呈白色的主要物质。

该研究结果可为具有特定颜色玫瑰的育种提供理论依据，并促进玫瑰在园林绿化中的应用。

关键词：玫瑰品种，花色物质，代谢组学，UPLC-Q-TOF-MS，相关性中图分类号：Q946 文献标识码：A 文章编号：1000-3142（2024）02-0281-10****************.cn。

Metabolomics analysis of flower color substances in three Rosa rugosa cultivarsWEI Liqin， CHONG Peifang*， BAO Xinguang， HE Hailing， LI Qingqing（ College of Forestry， Gansu Agricultural University， Lanzhou 730070， China ）Abstract： Rosa rugosa is a deciduous shrub belonging to Rosa L. in Rosaceae. It has a high ornamental value and commercial value， but its single color limits the development and utilization of rose and its application in landscape architecture. In order to explore the coloring substances of three different varieties of roses，‘Rosa rugosa×Rosa sertata’，‘Rosa Crimson Glory’ and ‘Rosa alba’， this study used ultra-high performance liquid chromatography-quadrupole-time-of-flight mass spectrometry （UPLC-Q-TOF-MS） to detect the types and contents of flavonoids in petals. The KEGG database was used to enrich the differential metabolites， screen out the key metabolites，and analyze the correlation with the phenotypic value of flower color. The results were as follows：（1） A total of 58 metabolites were detected in the petals of three different color rose varieties， of which only one anthocyanin was cyanidin-3-O-glucoside， accounting for 30.45%. （2） K-means clustering analysis showed that a total of 12 key metabolites were annotated to the KEGG metabolic pathway. Among them， pinocembrin and myricetin were the main substances that determined the red color of ‘Rosa rugosa×Rosa sertata’ and ‘Rosa Crimson Glory’， and eriodictyol， luteolin and kaempferol w ere the main substances that determined the white color of ‘Rosa alba’. In conclusion，this study can provide a theoretical basis for the breeding of roses with specific colors and promote the application of roses in landscaping.Key words： Rosa rugosa cultivars， flower color substances， metabolomics， UPLC-Q-TOF-MS， correlation花色是園林植物的重要特征，决定着观赏植物的观赏价值和商业价值（黄沙沙，2017）。

〔２〕张萍，李明华，刘薇，等２０１５年全国中药材及饮片质量状况分析与探讨〔Ｊ〕中药材，２０１６，３９（１０）：２４００２４０６〔３〕李丽红，刘丽婷，刘亚男，等基于综合评分法优选猪苓最佳炮制方法〔Ｊ〕天津中医药大学学报，２０１９，３８（０５）：４９１４９５〔４〕杨宇多指标综合评价中赋权方法评析〔Ｊ〕统计与决策，２００６，（１３）：１７１９〔５〕刘秋艳，吴新年多要素评价中指标权重的确定方法评述〔Ｊ〕知识管理论坛，２０１７，２（０６）：５００５１０〔６〕ＳａａｔｙＴＬＴｈｅａｎａｌｙｔｉｃＨｉｅｒａｒｃｈｙＰｒｏｃｅｓｓ：ｐｌａｎｎｉｎｇ，ＰｒｉｏｒｉｔｙＳｅｔｔｉｎｇ，ＲｅｓｏｕｒｃｅＡｌｌｏｃａｔｉｏｎ〔Ｍ〕ＮｅｗＹｏｒｋ：ＭｃＧｒａｗＨｉｌｌ１９８０〔７〕朱建军层次分析法的若干问题研究及应用〔Ｄ〕东北大学，２００５〔８〕李斌层次分析法和特尔菲法的赋权精度与定权〔Ｊ〕系统工程理论与实践，１９９８，（１２）：３５〔９〕丰朴春，陈大勇，杨蕾馨优序图法在投标项目选择中的应用研究〔Ｊ〕价值工程，２０１１，（２８）：７２７３〔１０〕辛德财，王鹏文，王国琴，等优序图法在鲜食糯玉米食味品质评价中的应用〔Ｊ〕天津农学院学报，２０１０，１７（４）：２１２４〔１１〕李琴炮制工艺和炮制时间对何首乌成分含量的影响研究〔Ｊ〕医药前沿，２０１６，６（０１０）：３２１３２２〔１２〕任峰，牛东晓，赵晓坤用简化的ＡＨＰ法实现动力电源性能评价〔Ｊ〕华北电力大学学报，２００５，（０４）：６３６５〔１３〕金新政，厉岩优序图和层次分析法在确定权重时的比较研究及应用〔Ｊ〕中国卫生统计，２００１，（０２）：５５５６〔１４〕丰朴春，陈大勇，杨蕾馨优序图法在投标项目选择中的应用研究〔Ｊ〕价值工程，２０１１，３０（２８）：６２６３〔１５〕王莲芬，许树柏层次分析法引论〔Ｍ〕中国人民大学出版社，１９９０

代谢组学概念代谢组学概念一、引言代谢组学是一门新兴的交叉学科，它结合了代谢物分析和系统生物学的原则，致力于研究生物体内代谢过程中产生的所有小分子代谢产物，从而揭示这些分子之间的相互作用和调节机制。

随着技术的不断发展，代谢组学在医学、农业、环境保护等领域中得到了广泛应用。

二、代谢组学的基本原理1. 代谢物分析代谢物分析是指对生物体内所有小分子化合物进行定量和定性检测，并通过比较不同样本之间的差异来揭示其相互作用和调节机制。

常用的技术包括质谱法、核磁共振法和色谱法等。

2. 系统生物学系统生物学是指将生命现象看作一个整体，并通过建立数学模型来描述其复杂性。

在代谢组学中，系统生物学可以用于预测代谢途径、鉴定关键酶以及优化治疗方案等方面。

三、代谢组学在医学领域中的应用1. 诊断疾病代谢组学可以通过检测血液、尿液等样本中的代谢产物，来诊断各种疾病。

例如，肝癌患者的尿液中会出现较高浓度的甲酸和乳酸，而胰腺癌患者的血液中则会出现较高浓度的L-赖氨酸。

2. 评估药效代谢组学可以帮助评估药物的有效性和安全性。

例如，在治疗乳腺癌时，代谢组学可以帮助选择最佳药物，并监测患者对药物的反应情况。

3. 预测预后代谢组学可以通过检测患者体内代谢产物的含量和比例，来预测其对治疗的反应以及生存期。

例如，在肺癌治疗中，代谢组学可以预测肿瘤复发率和患者生存期。

四、代谢组学在农业领域中的应用1. 品种鉴定通过分析不同品种作物体内代谢产物的差异，可以实现快速准确地进行品种鉴定。

2. 营养评估代谢组学可以帮助评估植物的营养状况，从而为农业生产提供科学依据。

例如，在玉米生产中，代谢组学可以帮助评估土壤中的氮磷钾含量，从而确定最佳的施肥方案。

3. 品质控制代谢组学可以通过检测作物体内代谢产物的含量和比例，来评估其品质。

例如，在葡萄酒生产中，代谢组学可以帮助判断葡萄的成熟度和酿造质量。

五、代谢组学在环境保护领域中的应用1. 污染监测通过分析环境样品中的有机污染物，可以实现对环境污染情况进行监测和评估。

c13代谢组学【原创版】目录1.代谢组学简介2.代谢组学的应用领域3.代谢组学的研究方法和技术4.代谢组学的发展前景正文代谢组学是研究生物体内所有小分子代谢物的组成、变化和调控的科学。

它是系统生物学的一个重要分支，与基因组学、蛋白质组学等一起构成了生物组学领域的重要组成部分。

代谢组学为我们提供了研究生物体代谢状态的重要手段，有助于我们深入理解生命过程中的基因与代谢物之间的相互作用。

代谢组学的应用领域广泛，涉及生物医学、药物研发、农业、环境等多个方面。

在生物医学领域，代谢组学可以用于疾病诊断、疗效监测和疾病机制研究。

在药物研发领域，代谢组学有助于发现新的药物靶点，优化药物结构和提高药物安全性。

在农业领域，代谢组学可以用于研究植物抗逆性和养分利用效率。

在环境领域，代谢组学有助于监测和水平评估环境污染。

代谢组学的研究方法和技术主要包括样品处理、数据采集和数据分析三个环节。

样品处理环节包括样品的提取、净化和浓缩等步骤，目的是获得准确的代谢物信息。

数据采集环节采用质谱或核磁共振等技术，对代谢物进行定性和定量分析。

数据分析环节主要通过生物信息学方法对代谢物数据进行处理和解析，以揭示代谢物的生物学意义。

随着技术的不断发展和研究的深入，代谢组学在未来有着广阔的发展前景。

首先，代谢组学将与基因组学、蛋白质组学等其他组学领域更加紧密地结合，形成一个完整的生物系统研究体系。

其次，代谢组学将在精准医疗、新药研发等领域发挥更大的作用，为人类健康事业做出更大贡献。

最后，代谢组学在农业、环境等领域的应用将得到加强，有助于解决我国资源和环境问题。

总之，代谢组学作为生物科学领域的一个重要分支，具有广泛的应用前景和发展潜力。

一、单选题1. 胺基化反应通常是在什么条件下进行的？A. 常温常压B. 加热加压C. 低温低压D. 中温中压答案：B2. 下列哪种物质是常用的胺基化催化剂？A. 硫酸B. 碱C. 磷酸D. 硼氢化钠答案：A3. 胺基化反应中，常用的胺类化合物包括哪些？A. 苯胺、甲胺、乙胺B. 苯胺、二甲胺、三乙胺C. 苯胺、乙二胺、三乙胺D. 苯胺、甲胺、乙二胺答案：B4. 胺基化反应中，常用的反应溶剂包括哪些？A. 水、醇、酮B. 水、醇、醚C. 水、醇、酸D. 水、醇、碱答案：A5. 胺基化反应中，如何提高产物的选择性？A. 优化反应条件B. 选择合适的催化剂C. 控制反应时间D. 以上都是答案：D6. 下列哪种方法可以用来检测胺基化反应的完成程度？A. 紫外-可见光谱B. 质谱C. 核磁共振D. 以上都是答案：D7. 胺基化反应中，如何处理副产物？A. 分离纯化B. 转化利用C. 废弃处理D. 以上都是答案：D8. 胺基化反应的原料通常需要哪些预处理？A. 纯化B. 干燥C. 去除杂质D. 以上都是答案：D9. 胺基化反应的催化剂通常需要在反应前进行哪些处理？A. 活化B. 干燥C. 纯化D. 以上都是答案：D10. 胺基化反应的溶剂在反应结束后通常需要进行哪些处理？A. 回收B. 废弃处理C. 纯化D. 以上都是答案：D二、多选题1. 胺基化反应的特点包括哪些？A. 选择性高B. 反应条件温和C. 产物纯度高D. 副产物少答案：ABCD2. 胺基化反应的催化剂可以有哪些？A. 硫酸B. 碱C. 磷酸D. 铂答案：ABCD3. 胺基化反应的溶剂可以有哪些？A. 水B. 醇C. 酮D. 醚答案：ABCD4. 胺基化反应的原料可以有哪些？A. 酚B. 胺C. 醛D. 酸答案：ABCD5. 胺基化反应的产物可以有哪些？A. 醚B. 酯C. 酮D. 胺答案：ABCD三、判断题1. 胺基化反应的催化剂可以循环使用。