应用气相-三重四极杆质谱对不同基因型大米的代谢组学研究

2019/11/07   下载量： 0 次

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应用领域 食品/农产品
检测样本 大米
检测项目 转基因>目的基因检测, 转基因筛查
参考标准 国家标准

应用 Thermo Scientific TSQ 8000 对 IRRI 提供的不同基因型的大米进行代谢组学表征研究，旨在鉴定出能够区别不同种类、品质大米的潜在生物标记物。无论代谢组学测试流程中的无目标性分析还是目标性定量分析，TSQ 8000 均运行良好，展现了它的一级质谱全扫描、SRM 和同时进行一级质谱全扫描 / SRM 扫描模式对于表征、定量宽动态范围内的主要代谢物的独特优势。 尽管 TSQ 8000 质谱仪是一台三重四极杆质量分析器，在一级质谱全扫描模式下所获得的谱图仍与 NIST 标准谱库具有良好的匹配度。通过标准谱库检索可对未知化合物进行匹配鉴定，结果置信度高。同分异构体化合物则可根据其色谱保留时间不同而进行区别，并可根据其特定的质谱碎裂特征进行选择性定量。 利用 TSQ 8000 配置的 AutoSRM 软件包建立并优化大米样品中包括氨基酸、有机酸、脂肪酸、醇类、糖类（单糖、双糖）在内的 66 种代谢物的 SRM 方法。整个 SRM 方法可在 24 小时以内建立并完成优化，并对 12 种不同的大米样品中的代谢物进行测试。定量结果具有高重复率，即使是在基质复杂的衍生化大米提取物样品中，超过 90% 的代谢物 RSD 小于 15%。 经测试，所有目标代谢物在各大米样品中含量差异明显，均有作为鉴定不同种类大米的生物标记物的潜力。本次实验对于未来的水稻多样性研究打下良好基础，有助于提高稻谷品质和大米营养价值。

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代谢组学是一门应用高通量测试平台研究生物代谢过程中的小分子代谢物的科学。作为生物体内众多代谢反应的产物，其代谢物的含量始终处于动态变化中。因此，所谓“代谢组特征”反映的是来自于活体组织的生物样本的生理状况。

对于植物来说，其代谢组主要受遗传基因以及环境影响等外部刺激作用而在生长过程中不断变化。因而，通过测试所获得的代谢组特征仅为该植物某组织器官在特定生长阶段生理状况的剪影。对样本中代谢物的定性和定量结果可作为此代谢组状态的“指纹图谱”或指示谱图。据估计，所有植物生长过程中存在超过 20 万种代谢物，这些代谢物数量众多，结构复杂多样。

代谢组学分析的最大挑战在于代谢物结构性质的多样性以及含量的巨大差异。要对整个代谢组体系中的代谢物进行测试，必须应用多种测试平台。

对于研究可通过化学衍生法处理进行气相色谱分析的低分子量代谢物来说，气相色谱与质谱联用（GC-MS）是绝佳的测试工具。在使用气质联用仪一级全扫描模式表征代谢物，可识别相关代谢物并提供其归一化相对含量信息，然而，对代谢物整体定量研究的要求是获得准确的绝对定量信息。在研究大米等某一植物时，需要对作为功能基因组学工具或区别不同种属、品质大米的生物标记物的目标代谢物进行准确定量。

三重四极杆质谱仪由于其在复杂有机样本中对待测物进行定性和定量的能力而成为代谢组学研究中极具价值的工具之一。三重四极杆质谱的主要优势是利用其多重反应监测（MRM）功能，一次进样同时定性和定量上百种代谢物。MRM 数据采集模式通过监测目标代谢物独特的、保留时间相关的母离子-子离子转化反应，有效消除基质和噪音的干扰。并且，共流出化合物也可以分别定量，无需通过数学计算进行解卷积处理。

作为一种食物来源，大米对于我们至关重要，它为约 21% 的人口提供了能量供给。大米的代谢组研究可用于对不同大米样本进行“指纹图谱”识别，以鉴定出具有发展潜力的种属，从而拣选更好品质、具备更多营养成分的大米。位于菲律宾马尼拉的国际稻米研究机（International Rice Research Institute, IRRI）是目前亚洲最大的非营利性农业研究中心。IRRI 以提高稻米产量和营养成分为目标，专注于稻米的新品种开发。本次分析目的是考察 GC-MS/MS 测试平台对于检测不同基因型成熟稻粒目标代谢物的适宜性。本实验与 IRRI 合作完成，旨在建立表征不同种类稻米的代谢特征的测试流程。


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文献贡献者

赛默飞色谱与质谱
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