植物在生长条件往往并不是适宜的，经常有复杂多变的逆境胁迫（干旱，低温，高温，紫外，病，虫，金属毒害，

营养缺乏等）。植物遇到逆境胁迫最直观的变现形式是在形态上，如缺水造成植物萎蔫；但是植物机体会产生一

系列抵御机制，通过基因表达调控，代谢物质释放等。比如过氧化物的清除，有机酸的释放，热激蛋白的表达等等，

同时转录因子也参与响应植物逆境胁迫的过程。

 基于“广泛靶向代谢组平台”，实现了高灵敏度、广泛靶向的代谢物鉴定。 该平台可进行脂溶、水溶性代谢物，

低丰度次生代谢物的准确定性和精确定量，并结合多元商业软件及自建分析流程搭建了基于代谢组的多组学数据

整合分析流程。近两年利用该技术在Nat Genet、Nat Commun、PNAS、Plant Cell、Plant J、Mol Plant、

Curr Opin Plant Biol等杂志发表论文多篇，代表着代谢组学研究最新发展方向。

交流方式：邮箱：qinyyzj@163.com  ；QQ: 896374469

1.首先介绍一篇代谢综述：Current opinion inplant biology（IF=7）,文章专门介绍广靶代谢在植物中的应用。

Luo, J. (2015).Metabolite based genome wide association studies in plants.Current opinion inplant biology, 24, 31

植物逆境代谢组的文章

1）揭示了水稻基础寒冷反应和恢复的动态代谢模型，揭示了低温环境下ROS主导的水稻适应机制

Zhang J, Luo W, Zhao Y, et al. Comparative metabolomic analysis reveals a reactive oxygen species-dominated dynamic

model underlying chilling environment adaptation and tolerance in rice[J]. New Phytologist, 2016, 211(4): 1295-1310.

        材料：亚洲的两个亚种栽培稻（耐寒性显著差异），我们分析有代表性粳稻和籼稻品种，日本晴和93-11，采用

        比较代谢组学分析的六个时间点覆盖低温处理和恢复。

总共检测到223种已知代谢物。在冷冻治疗中，显着的生化变化集中在抗氧化。在恢复期间，观察到广泛的冷却反应。发生大规模氨基酸积累，与冷冻损伤的外观一致。在中期治疗阶段，抗氧化有关的化合物的积累日本晴中较早出现较93-11，具有较高的活性氧（ROS）的水平相一致粳稻 VS 籼稻品种。通过RNA-seq揭示了ROS介导的基因调节，而不是C重复结合因子/脱水反应元件结合因子（CBF / DREB）调节子对更有力的转录应激反应在Nipponbare中的显着贡献。因此，在恢复期间，胁迫耐受相关代谢物的诱导在耐寒品种日本晴中更具活性。衰老相关化合物仅在冷冻敏感品种93-11中积累。

2.）代谢组+转录组解析白葡萄抗旱机制（正常和旱胁迫，3个时期）

代谢组-苯丙烷类（ phenylpropanoids）、单萜类（monoterpenes）和生育（ tocopherols）等物质含量明显增加，而类胡萝卜素（ carotenoid）和黄酮类（ flavonoid ）等物质含量呈现差异的积累模式；

转录组-旱胁迫诱导18个苯丙烷类、16个黄酮类、9个类胡萝卜素类和16个萜类物质合成结构基因表达；

Savoi, S., Wong, D. C., Arapitsas, P., Miculan,M., Bucchetti, B., Peterlunger, E., ... & Castellarin, S. D. (2016). Transcriptome and metaboliteprofiling reveals that prolonged drought modulates the phenylpropanoid andterpenoid pathway in white grapes (Vitis vinifera L.). BMC plant biology,16(1), 67

3.)代谢组+ 转录组：解析黄瓜发育时期和组织特异性挥发性有机酸的遗传机制

Wei, G., Tian, P., Zhang, F., Qin, H., Miao, H.,  & Huang, S. (2016). IntegrativeAnalyses of Nontargeted Volatile Profiling and Transcriptome Data ProvideMolecular Insight into VOC Diversity in Cucumber Plants (Cucumis sativus L.). Plant Physiology, pp01051.

研究意义：以组织特异性方式产生的植物挥发性有机化合物（VOC）在植物与其环境之间的相互作用中发挥重要的生态作用，包括吸引授粉者和保护植物免受草食动物/真菌攻击的公知功能。然而，迄今为止，还没有关于单一植物物种的各种组织的整体挥发性概况的报道，甚至对于模型植物物种。(Simplified VOC metabolic network in plant cells)

在本研究中，分析了黄瓜植物23种不同组织中的85种挥发性化学物质，包括36种挥发性萜。

结果：(1）分析23个黄瓜组织中的每一个的共有转录组用RNAseq数据产生，并用于VOC-基因相关分析以筛选可能参与黄瓜挥发性生物合成途径的候选基因。

(2）候选酶的体外生化表征证明TPS11 / TPS14，TPS01和TPS15分别负责黄瓜植物的根，花和果实组织中的挥发性萜类化合物生产。由无活性小亚基（I型）和活性大亚基组成的功能性异聚香叶基（香叶基）二磷酸合酶被证明在黄瓜的单萜生产中发挥关键作用。

(3）除了建立用于阐明植物挥发性生物合成途径的标准工作流程，从该研究产生的知识为未来黄瓜挥发性物质的生理功能和黄瓜风味改善的方面的研究奠定了坚实的基础。

4)  代谢组+转录组 研究水稻植物攻击稻螟螟的动态反应

Liu, Q., Wang, X., Tzin, V., Romeis, J., Peng, Y., & Li, Y. (2016). Combined transcriptome and metabolome analyses to understand the dynamic responses of rice plants to attack by the rice stem borer Chilo suppressalis (Lepidoptera: Crambidae). BMC Plant Biology, 16(1), 259.

      植物植食性昆虫防御机制：组成型防御（植物固有的如角质层蜡质层等）；

                                            诱导型防御 （遇到外界诱导因子后产生的，如产生各种代谢物，防御基因表达）

    饲虫试验：盆栽水稻放到小屋中，24h后用2h未喂食的水稻螟虫处理，取被水稻螟虫侵染

                        位置4cm以上的水稻茎杆用于样本制备。

    转录组：0，24，48，72h；4个生物学重复

    代谢组：0，48，72，96h；10个生物学重复
研究结果：RNA测序和代谢组学技术，使用定量实时PCR验证数据。当水稻受到C. suppressalis幼虫损伤时，有4,729个基因和151个代谢物受到不同的调节。进一步的分析表明，防御相关的植物激素，转录因子，莽草酸介导和萜类化合物相关的次生代谢被激活，而生长相关的同行被抑制C. suppressalis喂养。活化的防御由能量储存化合物如单糖的分解代谢促进，这同时导致参与水稻植物防御反应的代谢物的水平增加。可比较的分析显示了转录物模式和代谢物谱之间的对应。

欢迎交流：邮箱：qinyyzj@163.com  ；QQ: 896374469