農業代謝服務
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農業代謝服務 - 廣泛靶向代謝組+轉錄組

  產品簡介

針對特定的生理、病理、生長發育等表型,通過廣泛靶向代謝組+轉錄組的研究方法,對時序表達的眾多基因與差異積累的代謝物信息進行整合分析,鎖定代謝途徑、找出關鍵調控及結構基因,解析調控機理,并結合分子生物學,從分子層面解釋所關注的生物表型,探索生物體生長發育、生理病理應答機制。

  • 應用領域
  • 動植物生長發育、生理、病理機制研究
  • 藥用植物資源?;?、分子藥理、藥物代謝研究
  • 經濟作物、水果、蔬菜花卉的營養、色澤、抗病等機制研究
  • 農作物產量、品質改良機制研究
  • 植物響應生物逆境和非生物逆境研究。
  • 技術特點
  • 定性和定量分析不同樣品間代謝物變化。
  • 解析相關重要代謝物質的合成代謝通路。
  • 輔助確定相關重要代謝物質合成途徑基因。
  • 結合表型性狀,闡釋生長發育、生理、病理機理。
  • 建立物種特異的代謝組數據庫。
  • 技術路線

 

代謝組樣品要求

1.樣品類型
a.細胞,取樣后離心,去除培養基,立即放人液氮中,之后-80°保存;
b.葉片、莖、花等,取下后立即放人液氮中,之后-80°保存;
c.果實的果肉、果皮等,如果野外現場不具備分離條件,需盡快(30 min內)轉移至室內,分離樣品放入液氮中,之后-80°保存。

2.混合取樣
每份樣品混合來自至少3株以上的組織。以水稻葉片為例:取同一時期,表型基本一致的同一個部位的1片葉片,同時取6株,放到10ml離心管中,并迅速放入液氮中。

3.樣品重量和重復
每份樣品取樣鮮重3-5g(干重不低于1g)。
準備2-6份生物學重復,代謝組通常做3個以上重復,剩余備份。

4.儲存和運輸
離心管,蓋好蓋子,管壁上鉆直徑1-2mm孔若干個,以便于冷凍干燥。
干冰運輸,不能反復凍融

重測序樣品要求

1.組織樣品要求
取樣同代謝組

2.RNA樣品要求:
a.樣品類型:無降解,無污染的RNA樣品;
b.樣品需求量:≥2μg;
c.樣品濃度:≥30 ng/μl;
d.樣品純度:OD260/280=1.8-2.0。

[案例一] RNA-seq+部分代謝物測定進行長春花生物堿合成途徑解析[1]

長春花堿、長春新堿等通常被作為有效抗癌藥物,由于在長春花中的產量非常低,而且生物合成途徑不清楚所以無法通過生物技術手段增產,導致了這類物質的售價高,降低了可用性。本研究對不同時間點和不同處理的長春花懸浮細胞、幼苗、毛根等組織材料進行RNA-seq和代謝通路相關的部分代謝物檢測,通過共表達分析,篩選出該代謝通路相關的候選基因Caros008267/Caros003452/UGT709C2/CYP76A26/CYP72A224,并通過生化分子等手段確定了這些基因功能,最終重構了長春堿合成的代謝通路。

 
圖1 異胡豆苷合成途徑解析
 
 
 
圖2基于RNA-seq的生物堿基因共表達

[案例二] RNA-seq+代謝組進行茄科植物中生物堿合成途徑解析[2]

茄科植物中生物堿合成途徑經多年研究一直未能完整解析。本研究通過對土豆、番茄(野生型,沉默GAME4,過表達GAME4,沉默GAME8)樣本進行RNA-seq+代謝組分析,并結合共表達分析,找到10個參與該途徑的候選基因,進一步分析發現其中6個基因成簇存在于7號染色體上。該研究修正了茄科植物中生物堿合成途徑,提出了茄科植物中由膽固醇經系列酶催化直至合成一些特異生物堿類物質的生物合成途徑,從而為利用生物技術提高改良茄科植物品質及醫用價值提供了依據

圖1茄科植物中生物堿/皂苷合成途徑

 

圖2基于RNA-seq的共表達圖譜

參考文獻

  • 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.