农业代谢服务
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农业代谢服务 - 广泛靶向代谢组+转录组

  产品简介

针对特定的生理、病理、生长发育等表型,通过广泛靶向代谢组+转录组的研究方法,对时序表达的众多基因与差异积累的代谢物信息进行整合分析,锁定代谢途径、找出关键调控及结构基因,解析调控机理,并结合分子生物学,从分子层面解释所关注的生物表型,探索生物体生长发育、生理病理应答机制。

  • 应用领域
  • 动植物生长发育、生理、病理机制研究
  • 药用植物资源保护、分子药理、药物代谢研究
  • 经济作物、水果、蔬菜花卉的营养、色泽、抗病等机制研究
  • 农作物产量、品质改良机制研究
  • 植物响应生物逆境和非生物逆境研究。
  • 技术特点
  • 定性和定量分析不同样品间代谢物变化。
  • 解析相关重要代谢物质的合成代谢通路。
  • 辅助确定相关重要代谢物质合成途径基因。
  • 结合表型性状,阐释生长发育、生理、病理机理。
  • 建立物种特异的代谢组数据库。
  • 技术路线

 

代谢组样品要求

1.样品类型
a.细胞,取样后离心,去除培养基,立即放人液氮中,之后-80°保存;
b.叶片、茎、花等,取下后立即放人液氮中,之后-80°保存;
c.果实的果肉、果皮等,如果野外现场不具备分离条件,需尽快(30 min内)转移至室内,分离样品放入液氮中,之后-80°保存。

2.混合取样
每份样品混合来自至少3株以上的组织。以水稻叶片为例:取同一时期,表型基本一致的同一个部位的1片叶片,同时取6株,放到10ml离心管中,并迅速放入液氮中。

3.样品重量和重复
每份样品取样鲜重3-5g(干重不低于1g)。
准备2-6份生物学重复,代谢组通常做3个以上重复,剩余备份。

4.储存和运输
离心管,盖好盖子,管壁上钻直径1-2mm孔若干个,以便于冷冻干燥。
干冰运输,不能反复冻融

重测序样品要求

1.组织样品要求
取样同代谢组

2.RNA样品要求:
a.样品类型:无降解,无污染的RNA样品;
b.样品需求量:≥2μg;
c.样品浓度:≥30 ng/μl;
d.样品纯度:OD260/280=1.8-2.0。

[案例一] RNA-seq+部分代谢物测定进行长春花生物碱合成途径解析[1]

长春花碱、长春新碱等通常被作为有效抗癌药物,由于在长春花中的产量非常低,而且生物合成途径不清楚所以无法通过生物技术手段增产,导致了这类物质的售价高,降低了可用性。本研究对不同时间点和不同处理的长春花悬浮细胞、幼苗、毛根等组织材料进行RNA-seq和代谢通路相关的部分代谢物检测,通过共表达分析,筛选出该代谢通路相关的候选基因Caros008267/Caros003452/UGT709C2/CYP76A26/CYP72A224,并通过生化分子等手段确定了这些基因功能,最终重构了长春碱合成的代谢通路。

 
图1 异胡豆苷合成途径解析
 
 
 
图2基于RNA-seq的生物碱基因共表达

[案例二] RNA-seq+代谢组进行茄科植物中生物碱合成途径解析[2]

茄科植物中生物碱合成途径经多年研究一直未能完整解析。本研究通过对土豆、番茄(野生型,沉默GAME4,过表达GAME4,沉默GAME8)样本进行RNA-seq+代谢组分析,并结合共表达分析,找到10个参与该途径的候选基因,进一步分析发现其中6个基因成簇存在于7号染色体上。该研究修正了茄科植物中生物碱合成途径,提出了茄科植物中由胆固醇经系列酶催化直至合成一些特异生物碱类物质的生物合成途径,从而为利用生物技术提高改良茄科植物品质及医用价值提供了依据

图1茄科植物中生物碱/皂苷合成途径

 

图2基于RNA-seq的共表达图谱

参考文献

  • K Miettinen,L Dong,N Navrot. et al. The seco-iridoid pathway from Catharanthus roseus. Nature Commun,2014,5(4):3606-3616.
  • Itkin M, Heinig U, Tzfadia O. et al. Biosynthesis of antinutritional alkaloids in solanaceous crops is mediated by clustered genes.Science, 2013, 341 (6142):175-179.