基于超高效液相色谱-串联质谱技术分析‘福红’李冷藏期间初生代谢物动态变化规律

为探究‘福红’李冷藏过程中初生代谢物组成及动态变化规律,采用超高效液相色谱-串联质谱技术分析3个冷藏阶段果肉初生代谢谱。将‘福红’李置于4℃贮藏,分别于0、30 d和60 d采集果肉样本,采用超高效液相色谱-串联质谱技术进行定性分析,采用正交偏最小二乘判别分析等方法筛选差异代谢物,并对差异代谢物进行通路富集分析。结果显示,从‘福红’李果肉中共检测出糖类、有机酸、氨基酸及其衍生物、脂质和核苷酸等573种代谢物。不同冷藏期间‘福红’李果肉代谢物差异显著,其中,30 d vs 0 d存在95种差异代谢物,60 d vs 30 d存在99种差异代谢物,60 d vs 0 d存在173种差异代谢物。通路富集分析显示,‘福红’李冷藏期间亚油酸代谢、不饱和脂肪酸的生物合成、丙酸代谢、硫代谢、嘌呤代谢、核苷酸代谢及半胱氨酸和蛋氨酸代谢等主要代谢通路差异显著。本研究揭示了不同冷藏期间‘福红’李果肉初生代谢物变化规律,可为‘福红’李果实品质评价与采后贮藏研究提供重要理论参考。

不同地域枸杞主要次生代谢物含量与初生代谢物含量的关系研究

为研究不同地域枸杞主要次生代谢物和初生代谢物的关系,以宁夏主产区中宁、银川、固原、惠农、同心等7个地域的"宁杞1号"为试材,研究了土壤肥力因子、枸杞果实次生代谢物甜菜碱、黄酮、类胡萝卜素等及初生代谢物枸杞多糖和总糖的变化规律及其相关性。结果表明:不同枸杞产地的土壤养分有显著差异,以主产区中宁宁安、田滩的土壤肥力状况最好。枸杞果实主要次生代谢物甜菜碱、类胡萝卜素、黄酮、维生素C及初生代谢物多糖、总糖含量在不同地域间也存在显著差异,土壤肥力较好的中宁宁安、田滩的枸杞甜菜碱、多糖含量最高,而糖碱比较低。相关分析表明,土壤全磷、全盐与类胡萝卜素积累有负相关性,速效钾与枸杞黄酮有显著的正相关性;枸杞甜菜碱与土壤有机质、全氮、全盐的含量呈极显著正相关性,速效钾与甜菜碱含量有显著相关性;多糖累积与全氮、全盐、有机质、速效钾间呈显著正相关性,而总糖含量与全盐间呈极显著负相关。因此,中宁作为枸杞道地产区,要求具有较高的土壤肥力,枸杞果实多糖和甜菜碱含量较高而糖碱比较低。

库尔勒香梨挥发性物质及初生代谢物的GC-MS分析

分别采用甲基叔丁基醚(MTBE)萃取法和顶空固相微萃取(HS-SPME)法提取成熟期(盛花后180 d)库尔勒香梨果实的挥发性物质,结合气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)对挥发性物质进行定性和定量分析,在筛选适宜的挥发性物质提取方法的基础上,比较果实不同组织挥发性物质的组成差异。结果表明:相较于MTBE萃取,HS-SPME对库尔勒香梨挥发性物质有更好的萃取效果。MTBE-GC-MS法在库尔勒香梨中共检测到15种挥发性物质,未检测到酯类、芳烃及酮类物质;HS-SPME-GC-MS法共检测到98种化合物,主要为醛类、酯类、醇类以及萜烯类,(E)-2-己烯醛、己醛、α-法尼烯、1-壬醇、乙酸己酯是其主要挥发性物质;果皮比果肉含有更丰富的挥发性物质,32种物质为果皮所特有。进一步利用GC-MS对果肉中初生代谢物质进行分析,共检测到果糖、葡萄糖、山梨醇等共17种糖以及苹果酸等共8种酸,糖酸比为71.49。

3个柠檬品种果实非可食部分初生代谢物分析

为了比较贵州产尤力克柠檬、四季柠檬和阿特摩柠檬果实非可食部分(黄皮层、白皮层和囊衣)的品质特征,采用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)分析了3个柠檬品种成熟果实非可食部分的氨基酸、有机酸和糖等初生代谢物含量。结果表明,共检测到29种初生代谢物,其中,氨基酸8种,有机酸11种,可溶性糖10种;不同品种和不同组织的氨基酸、有机酸、糖等初生代谢物种类和含量存在较大差异。从氨基酸来看,3个品种均是脯氨酸含量最高;3个品种有机酸种类相似,黄皮层和白皮层含量最高的为奎宁酸,囊衣含量最高的为柠檬酸;从可溶性糖含量来看,3个品种均是葡萄糖含量最高。

基于UPLC-MS/MS的3个李品种果实初生代谢物分析

以蜂糖李、空心李和脆红李果实为试材,采用超高效液相色谱-串联质谱技术对其初生代谢物进行定性和定量分析;并通过主成分分析、正交偏最小二乘判别分析和样本相关性分析等方法,比较各品种之间的差异代谢物,及通过京都基因与基因组百科全书富集分析,解析代谢通路之间的差异。结果表明:3个李品种果实共检测到12类307种代谢物,主要包括氨基酸及其衍生物、核苷酸及其衍生物、有机酸、糖类、醇类、游离脂肪酸等代谢物。蜂糖李与脆红李之间的差异代谢物有70种,其中43种物质相对含量上调,27种下调,分别占61.43%和38.57%;差异显著的代谢途径有5条,分别是代谢通路、氨基酰-tRNA生物合成通路、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的生物合成通路、硫代葡萄糖苷的生物合成通路和赖氨酸降解通路。蜂糖李与空心李之间的差异代谢物有96种,其中84种物质上调和12种物质下调,分别占87.50%和12.50%;差异显著的代谢途径有1条为色氨酸代谢通路。空心李与脆红李之间共检测到75种差异代谢物,其中19种上调,56种下调,分别占比为25.33%和74.67%;差异显著代谢途径有2条分别是嘌呤代谢通路和硫代葡萄糖苷生物合成通路。

阿克苏冰糖心苹果初生代谢物及矿质元素特征研究

采用GC-MS和HNO3-HClO4消煮法对阿克苏冰糖心苹果的糖心组织与非糖心组织的初生代谢物与矿质元素含量进行检测并分析其差异性。结果表明:在检测到的23种初生代谢物中,糖心组织的山梨醇、奎宁酸含量显著高于非糖心组织,苏氨酸、肌醇含量显著低于非糖心组织,苹果酸、蔗糖、苏糖酸含量极显著低于非糖心组织;在检测到的矿质元素中,糖心组织与非糖心组织N、P、K含量无显著差异,糖心组织Ca含量极显著高于非糖心组织。Ca含量与苹果酸、苏氨酸呈极显著负相关,K与P均与果糖、蔗糖呈显著或极显著正相关,其中P还与山梨醇呈显著负相关。研究认为,在糖心组织代谢过程中,山梨醇是主要的糖分积累形式,P元素可能在糖心形成过程中发挥重要作用。

不同产地金银花初生代谢物化学成分的GC-MS分析

利用柱前衍生化气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)结合主成分分析(PCA)以及正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)等方法对不同产地金银花初生代谢物的化学成分进行了比较,并进行代谢通路的富集分析,探讨了不同产地金银花初生代谢物化学成分的差异代谢机制。共确定了28种初生代谢物、10种初生差异代谢物以及3条主要差异代谢通路。结果表明,不同产地金银花的初生代谢物存在明显差异;不同产地金银花的初生差异代谢物在氨酰-tRNA生物合成,缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成以及甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢途径中存在着显著差异。该方法可为快速区分金银花产地提供理论依据。

基于广泛靶向代谢组学的菜心代谢物综合分析

对于影响菜心风味和营养品质的代谢物,目前缺乏系统和全面的解析。本研究采用三重四级杆质谱的多反应检测模式,对广东地区4个不同类型的菜心品种的代谢物进行系统解析。在菜心中共检测到519个代谢物,其中210个(40.46%)初生代谢物、288个(55.49%)次生代谢物。D-葡萄糖、蔗糖、脯氨酸、丝氨酸、苏氨酸和组氨酸是菜心甜味的主要贡献物质,天冬氨酸、谷氨酸和赖氨酸是菜心鲜味的主要贡献物质,苹果酸和柠檬酸主要影响菜心的酸味、苦味和鲜味。菜心中含有葫芦巴碱、槲皮素、异鼠李素、木犀草素等多种药用价值较高的次生代谢物。本研究采用广泛的靶向代谢组学分析方法,对菜心的代谢产物进行系统研究,为提高菜心的营养品质和口感风味提供了理论参考。

红树莓和黄树莓果实中的代谢物比较分析

为探究黄树莓和红树莓成熟果实中的代谢物差异,对其进行非靶向LC-MS代谢组学分析。在正离子模式下,共检测到708种(98种已知)差异代谢物。在负离子模式下,共有780个(45种已知)差异代谢物。通过KEGG数据库的代谢富集分析,红树莓和黄树莓果实中共有1566个差异代谢物质富集在新陈代谢、遗传信息处理、环境信息处理和人类疾病这4大类别上。这些差异代谢物质共富集在66个通路上,代谢途径富集的差异代谢物最多(34种)。此外,黄树莓果实中的飞燕草素葡萄糖苷、脱落酸、氢化肉桂酸和橙皮素较红树莓果实中分别下调了-1.496,-1.632,-1.527,-0.477倍。而原叶绿酸在黄树莓果实中上调了10倍以上。研究结果为不同树莓果实中特定化合物的开发和利用提供理论依据。

基于主成分分析的青熟酸枣果肉初生及次生代谢产物差异变化的研究

本研究采用UPLC-Q-TOF-MS/MS技术对青酸枣果肉与熟酸枣果肉的主要成分类型进行分析,基于PCA主成分分析方法,分析两者初生/次生代谢物的差异,并对其生物合成途径变化进行分析。采用超高效液相色谱-四级杆-飞行时间质谱(UPLC-Q-TOF-MS/MS)法对青、熟酸枣果肉进行初生及次生代谢产物表征,初步鉴定出青、熟酸枣果肉中共有的成分有32种;其次以主成分分析(principal component analysis,PCA)、聚类分析及KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)通路富集分析进行差异初生代谢物筛选及相关代谢通路富集,将青、熟酸枣果肉样品主要归为2类且得到2个重要差异初生代谢物和3条重要代谢途径;然后,以质谱多反应检测(MRM)对筛选得到具有差异的初生代谢物和次生代谢物进行定量验证,对同一酸枣果肉中差异代谢物做定量方法学考察,其在0.0023~800.00μg/mL线性关系良好(r<0.999),方法重复性、供试品稳定性、仪器精密度均良好,平均加样回收率为96.38%~104.15%,RSD为1.16%~2.46%(n=6),最后进行生物合成途径的关联和阐释。本研究建立的方法能很好的说明青、熟酸枣果肉中的成分差异。分析结果显示,和风味相关的儿茶素及表儿茶素等黄酮类及其初生代谢产物有统计学差异,与其功效相关的三萜类成分中齐墩果酸与酸枣仁皂苷B有统计学差异。

蚜虫为害对忍冬叶片防御酶活性及初生代谢的影响

采用比色法,研究蚜虫为害后忍冬叶片中保护性酶活性、叶绿素含量、可溶性糖及可溶性蛋白含量的动态变化。结果表明:随蚜虫为害时间的延长,叶片过氧化物酶(POD)的活性先上升后下降,苯丙氨酸解氨酶(PAL)和多酚氧化酶(PPO)的活性先上升后下降再上升,超氧化物歧化酶(SOD)的活性呈波浪式变化,但都明显高于对照。蚜虫为害后忍冬叶片中叶绿素含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量均有所提高,但与对照比差异不显著。说明防御酶活性及初生代谢物含量变化与忍冬的抗虫性有关。

松萝属地衣植物化学成分及活性作用研究进展

松萝属地衣植物在我国分布广泛,是一种历史悠久的药用植物,但对其化学成分及活性作用的研究少、起步晚、基础资料积淀薄弱,限制了对其进一步的开发与利用。在综述了松萝属植物的初生代谢产物多糖(地衣多糖、异地衣多糖、半乳甘露聚糖、地衣杂多糖)和脂肪酸类化合物,以及次生代谢产物地衣酸(单苯环衍生物、缩酚酸类、缩酚酸环醚类、二苯并呋喃类等)的基础上,进一步介绍了松萝属地衣植物的主要化学成分地衣多糖、地衣酸活性作用的研究进展,其中,地衣多糖具有抗肿瘤、抗氧化作用;地衣酸具有抗菌杀虫,抗癌、抗肿瘤,抗氧化、抗病毒、消炎、保肝解毒以及一定的酶抑制性。

温州蜜柑果实贮藏寿命生物标记的筛选

【目的】对温州蜜柑果实贮藏期所处生理状态进行分析,挖掘能反映柑橘果实采后贮藏期所处不同生理阶段的生物标记。【方法】通过对温州蜜柑采后贮藏0—50 d的基因芯片数据和初生代谢物数据分析,结合聚类、主成分分析、偏最小二乘法判别分析和支持向量机等机器学习的方法挖掘能够预测温州蜜柑果实贮藏寿命的生物标记,并采用qRT-PCR对标记的可靠性进行验证。【结果】基于多元差异比较分析筛选出了5 232个差异基因;并将采后温州蜜柑分为贮藏初期、中期和后期3个生理阶段。Mapman功能富集分析发现氨基酸代谢和细胞壁代谢与采后温州蜜柑所处的生理状态密切相关;基因本体富集分析表明核小体组装、蛋白酶解等生物过程也发生了明显变化。qRT-PCR验证结果显示,谷胱甘肽S-转移酶(Cit.15371.1.S1_at)实时定量值具有明显的阶段性特征,可作为预测温州蜜柑采后贮藏寿命的基因标记。与芯片数据对应的初生代谢物数据同样可将温州蜜柑采后贮藏期划分为3个生理阶段,且筛选出甘氨酸(Glycine)、3-氨基-6-甲氧基吡啶甲酸(3-Amino-6-methoxypicolinicacid)、丁烯二酸(2-Butenedioic acid)、Cyclohexanone,2-[(dimethylamino)methyl]4个候选代谢物标记。【结论】筛选了5个生物标记物,包括谷胱甘肽S-转移酶、甘氨酸(Glycine)、3-氨基-6-甲氧基吡啶甲酸(3-Amino-6-methoxypicolinicacid)、丁烯二酸(2-Butenedioic acid)、Cyclohexanone,2-[(dimethylamino)methyl],可以用来预测温州蜜柑果实贮藏寿命。

基于液相色谱-质谱法的不同花期金银花代谢组学分析

基于液相色谱-质谱(LC-MS)建立了金银花代谢组学分析方法,优化得到最佳提取试剂为甲醇-水(体积比3∶1),并对方法的重复性和精密度进行了考察。结果表明方法的稳定性良好,满足代谢组学分析的要求。通过质量数、保留时间和二级质谱数据对金银花中的初生和次生代谢物进行了定性分析,共鉴别出157个代谢物,包括氨基酸、核苷、脂肪酸、脂质等初生代谢物以及酚酸、黄酮、环烯醚萜苷等次生代谢物。不同花期的金银花代谢组学分析发现,次生代谢物酚酸类、黄酮类和环烯醚萜苷类的含量随着花期的增加而显著下降。初生代谢物中,大部分氨基酸、核苷、氧化脂肪酸的含量显著下降,而大部分的溶血磷脂酰胆碱(Lyso PC)、溶血磷脂酰乙醇胺(Lyso PE)和脂肪酸的含量显著上升。该研究结果可为金银花药效成分代谢调控机制的深入研究及后期种植采收提供理论指导。

丹红注射液及其组分抗心肌缺血再灌注损伤作用机制的研究

心肌梗死在外科手术治疗中常伴随着心肌缺血再灌注损伤(MI/RI),影响术后患者的正常生活。丹红注射液(DHI)已在临床中被广泛用来治疗冠心病和心绞痛等疾病,但其对MI/RI的治疗效果仍需进一步研究。本研究旨在探讨DHI抗MI/RI的药效作用成分及其作用机制。通过化学分离的方法,从DHI中得到其中的初生代谢物组分(PM)和次生代谢物组分(SM),通过建立大鼠心肌缺血再灌注损伤模型并分别给药,验证DHI、PM和SM的药效作用。实验结果表明DHI、PM和SM能够纠正扩张的心脏结构,还可以下调补体C2的表达以减轻炎症反应,通过上调环氧合酶(COX)的表达减少活性氧(ROS)的产生以及通过抑制脂肪酸代谢和刺激糖代谢恢复正常能量供应来改善心脏功能。此外,DHI和SM还可以通过下调Ca^(2+)/钙调素依赖性蛋白激酶II(CaMKII)的表达来减轻因钙超载引起的炎症反应和氧化应激。这些发现可能为中药注射剂的质量控制和安全性评价提供依据,并为心血管疾病的预防和治疗提供新思路。

植物天然产物与合成生物学

天然产物一般指分子量小于2 000 Da的小分子代谢物,广泛存在于动物、植物、微生物等各种生物中。天然产物数量非常巨大,据估计仅植物中的天然产物就多达上百万种,主要为次生代谢物。一般认为,初生代谢物是维持生命活动和生长发育所必需的,而次生代谢物主要参与生物与环境的应答过程。

A Population Morphologically Structured Model for Microscopic Growth of Filamentous Microorganism

The growth of filamentous microorganism is contributed by tip extension and branching. The microscopic growth of filamentous microorganism means the growth process from one or a few spores. In order to describe the microscopic process, a population morphologically structured model is proposed, in which three morphological compartment and their interactions were considered, and the heterogeneity of hyphal growth was included. The model was applied to describe the microscopic growth of Streptomyces tendae and Geotrichum candidum with good agreement. From model prediction, it is concluded that if the number of hyphae is large enough (macroscopic growth), the specific growth rate of filamentous microorganism and the ratio of morphological forms in hyphae will become constant.