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浅议药用植物代谢组学的研究进展

分类:药学论文   更新:2017/4/17   来源:网络

  【摘要】 从技术步骤、剖析办法以及实践使用三个方面对以后药用动物代谢组学研讨范畴的一些实际成绩和理论中面临的应战停止综述。

  【关键词】 药用动物;代谢组学;功用基因组学

  代谢组学是对生物体内代谢物停止大规模剖析的一项技术[1],它是零碎生物学的重要组成局部(如图1所示),药用动物代谢组学次要研讨外界要素变化对动物所形成的影响,如气候变化、养分胁迫、生物胁迫,以及基因的渐变和重组等惹起的巨大变化,是物种表型剖析最强无力的工具之一。在古代中药研讨中,代谢组学在药物无效性和平安性、中药资源和质量控制研讨等方面具有重要实际意义和使用价值。另外,在对形式动物渐变体文库或转基因文库停止剖析之前,代谢组学往往是首先思索采用的研讨办法之一。目前,国外已有成功应用代谢组学技术对拟南芥渐变株停止大规模基因挑选的例子,这爲与重要性状相关基因功用的说明和选育可供商业化应用的转基因作物奠定了根底。

  目前,还有许多经济作物的全基因组测序方案尚未完成,由于代谢组学研讨并不要求对基因组信息的理解,所以在与这些作物有关的研讨范畴具有更大的应用价值,这也是其与转录组学和蛋白组学研讨相比的劣势之一。代谢组学研讨触及与生物技术、剖析化学、无机化学、化学计量学和信息学相关的少量知识,Fiehn[2]对代谢组学有关的研讨方向停止了分类(见表1)。

  一、代谢组学研讨的技术步骤

  代谢组学研讨触及的技术步骤次要包括动物栽培、样本制备、衍生化、别离纯化和数据剖析5个方面(见图2)。

  1.1动物栽培

  对研讨对象停止培育的目的是爲了对样本的波动性停止控制,绝对于微生物和植物而言,动物的人工栽培需求考

  虑更多的成绩,如中药材在不同年龄、不同发育阶段、不同部位以及光照、水肥、耕作等环境要素的巨大差别都可惹起生理形态的变化,而这些非可控及可控双重要素的影响很难停止准确的控制,从而影响药用动物代谢组研讨的反复性 理解决以上成绩,引荐运用大容量的培育箱[3],定时改换培育箱中栽培对象的地位,以及运用无土栽培技术等,Fukusaki E[4]应用无土栽培零碎将水和营养间接引入动物根部,并且对供应量停止准确地控制,大大进步了实验的反复性。

  1.2样本制备

  爲了取得波动的实验后果,样本制备需求思索样本的生长、取样的工夫和地点、取样量以及样本的处置办法等成绩,并依据剖析对象的分子构造、溶解性、极性等理化性质及其绝对含量大小对提取和别离的办法停止选择,逐一优化实验方案。Maharjan RP等[5]用6种办法辨别对大肠杆菌中代谢产物停止提取,发现用-40℃甲醇停止提取的效果最好。现阶段代谢组学的剖析对象次要集中在亲水性小分子,尤其是初级代谢产物,气相色谱?质谱联用(GC?MS)和毛细管电泳?质谱(CE?MS)联用都是剖析亲水小分子的重要技术。Fiehn O等[6]运用GC?MS对拟南芥叶片中的亲水小分子停止了剖析,发现酒石酸半缩醛、柠苹酸、别苏氨酸、羟基乙酸等15种动物代谢物。

  1.3衍生化处置

  对目的代谢产物的衍生化处置取决于所运用的剖析设备,GC?MS零碎只合适对挥发性成分停止剖析,高效液相色谱法(HPLC)普通则运用紫外或荧光标志的办法对样本停止衍生处置,Blau K[7]对酯化、酰化、烷基化、硅烷化、硼烷化、环化和离子化等衍生办法停止了详细的阐明。但是离子化抑制常使得质谱剖析进程中目的代谢产物的离子化效率降低,这次要是由于别离进程中净化物与目的代谢物难以完全别离开所惹起的,优化色谱别离工夫可无效缓解离子化抑制,但是在实践操作中不能够对上百种代谢产物的别离工夫停止优化,应用非放射性同位素浓缩法停止绝对定量可以很好的处理该成绩。Han DK等[8]使用同位素编码的亲和标志(ICAT),依据经诱导分化的微粒蛋白及其同位素标志物的峰面积比,对该蛋白的

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