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基因中心植物质谱成像技术入选Trends in Plant Science月度技术

时间:2022-11-23 16:35 来源:基因中心 【字体:

  近日,基因中心作物品质控制与多组学技术创新团队与德国马克思普朗克分子植物生理研究所Alisdair R. Fernie教授团队合作在国际权威学术期刊Trends in Plant Science(IF=22.012,中科院一区TOP)发表题目为“Mass Spectrometry Imaging Techniques: A Versatile Toolbox for Plant Metabolomics”的Technology of the Month论文。基因中心殷志斌副研究员为论文第一作者,黄文洁为第二作者,晏石娟研究员和Alisdair R. Fernie教授为共同通讯作者。

  传统的植物代谢组学旨在揭示特定条件下植物组织中含有的代谢物种类及其含量的全局特征,然而对植物组织中代谢物进行精准空间定位在阐明代谢物的合成、转运及调控机制方面具有重要意义。质谱成像(Mass spectrometry imaging,MSI)以其无需探针标记、非特异性检测、可一次分析同时获得多个代谢物分子的空间分布等优势,为传统代谢组学分析提供了全新的可视化视角和多维的信息深度。按照离子源不同,可将质谱成像技术分为基质辅助激光解吸/电离质谱成像(MALDI-MSI)技术、二次离子质谱成像(SIMS imaging)技术、解吸电喷雾电离质谱成像(DESI-MSI)技术、激光溅射-电喷雾电离(LA-ESI-MSI)质谱成像等(如图1所示)。随着质谱技术中各种采样/电离方法和质量分析器的不断提升,使得新兴MSI技术可以提供不同组织类型、空间分辨率、质量分辨率、分析速度、检测灵敏度等的定制分析。例如,利用MALDI-MSI技术可以获得玉米种子中糖类、氨基酸类、脂质类等多种代谢物随不同萌发时间的空间分布成像变化(如图2所示)。通过这些功能性代谢物的组织特异性分布信息,可为作物种子的生长、发育和生物/非生物胁迫响应等调控机制提供更深入的见解。尽管目前新兴的MSI技术在植物代谢组学研究中的应用仍然较少,但随着高空间分辨质谱成像技术的不断发展和完善,相信该技术将会在植物单细胞研究中展现更广阔的应用前景。

  本研究得到广东省重点领域研发计划、广东省“特支计划”科技创新青年拔尖人才、广州市“青年科技人才托举工程”项目等多个科研项目的资助。

  原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1360138522002941#!

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  图1. 常见植物质谱成像技术及其流程图

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  图2. 质谱成像技术用于玉米种子萌发过程中代谢物的时空变化研究