3min全面了解植物次生代謝物——分類(lèi)、功能、檢測

1.什么是Plant specialized metabolites？

Plant specialized metabolites是物種特異性的化合物(也稱(chēng)為次生代謝物)，有助于植物適應和在不斷變化的生態(tài)環(huán)境中生存。同時(shí)，很多物質(zhì)具有生物活性，廣泛當作天然藥物使用。次生代謝物結構多樣，通常根據其生物合成來(lái)源進(jìn)行分類(lèi)，主要有萜類(lèi)、苯丙類(lèi)、脂肪酸衍生物和氨基酸衍生物(圖1)。

圖1 植物特異性物質(zhì)類(lèi)別^[1]

2.Plant specialized metabolites具有什么功能？

雖然次生代謝物的確切數量目前尚不清楚，研究報道數量可能在20萬(wàn)到100萬(wàn)種之間。次生代謝物的合成和儲存受到發(fā)育和時(shí)間的調控，并依賴(lài)于生物和非生物因素。例如在玉米的非生物脅迫（干旱、重金屬）和生物脅迫（昆蟲(chóng)、細菌等）中均有特異性物質(zhì)的參與（圖2）。

圖2 玉米中參與不同功能的特異性物質(zhì)^[2]

3.plant specialized metabolites怎么檢測？

植物特異性物質(zhì)（次生代謝物）主要包括黃酮、萜類(lèi)、生物堿、香豆素、木脂素、硫甙糖苷等類(lèi)型。邁維代謝基于國家專(zhuān)利技術(shù)（專(zhuān)利號：201010562426.8）廣泛靶向?代謝組，開(kāi)發(fā)出行業(yè)領(lǐng)先的植物代謝組產(chǎn)品“植物廣泛靶向?代謝組”，更好滿(mǎn)足科研工作者的需求。

①檢測技術(shù)

植物特異性物質(zhì)種類(lèi)繁多，同時(shí)部分物質(zhì)含量低，因此對于這些物質(zhì)的檢出需要同時(shí)滿(mǎn)足兩個(gè)條件：通量高（檢出物質(zhì)多）、靈敏度高（低含量的物質(zhì)可以檢出）。目前有3個(gè)主流代謝物檢測技術(shù)：非靶向代謝組、靶向代謝組、廣泛靶向代謝組。非靶向代謝組雖然通量足夠高，靈敏度上卻低于靶向代謝組；靶向代謝組雖然靈敏度高，但是通量卻遠不如非靶向代謝組，“廣泛靶向代謝組”結合以上兩種技術(shù)優(yōu)勢，實(shí)現“高通量”、“超靈敏”、“廣覆蓋”檢測樣本中代謝物。

②數據庫

目前，植物代謝物標準品尤其是次生代謝物標準品數量大概在幾千個(gè)，而且價(jià)格昂貴，限制了植物代謝組的發(fā)展。邁維代謝通過(guò)十年的積累，積累了35000個(gè)物質(zhì)數據庫：初生代謝物2200個(gè)(包括糖/核苷酸/脂質(zhì)/氨基酸等)和次生代謝物33000個(gè)(包括黃酮/萜類(lèi)/生物堿/香豆素/木脂素等)。同時(shí)，積累了344個(gè)植物科屬的項目經(jīng)驗，有助于研究者挖掘物種特色代謝通路、鑒定到有重要生物學(xué)功能的物質(zhì)。

③項目經(jīng)驗

積累了344個(gè)植物科屬的項目經(jīng)驗，有助于挖掘物種特色代謝通路、鑒定到有重要生物學(xué)功能的物質(zhì)、講有價(jià)值的學(xué)術(shù)故事。除了這些植物特異性物質(zhì)的檢出以外，我們也同樣交付物種專(zhuān)屬物質(zhì)（例如番茄中的茄堿、擬南芥中的硫甙糖苷等）。除了檢測到具有植物特色的物質(zhì)以外，同時(shí)能檢測到物種特色物質(zhì)，這些物質(zhì)信息能讓我們的研究有差異，更有創(chuàng )新的研究?jì)r(jià)值。

④實(shí)際案例

植物特異性物質(zhì)與植物的生長(cháng)發(fā)育、非生物脅迫、生物脅迫等各個(gè)方面都息息相關(guān)，因此我們在閱讀文章的過(guò)程中也會(huì )發(fā)現，特異性物質(zhì)檢出及分析可以為文章添加亮點(diǎn)。除了這些植物特異性物質(zhì)可以為研究增加亮點(diǎn)以外，物種特色物質(zhì)也是新增亮點(diǎn)的一個(gè)重要部分。

邁維小結

這樣看來(lái)，在不同物種、組織植物特異性物質(zhì)存在巨大的差異，因此對于這類(lèi)物質(zhì)的檢出有助于我們更加深入的了解植物適應環(huán)境變化的機制。

Huang XQ, Dudareva N. Plant specialized metabolism. Curr Biol. 2023 Jun 5;33(11):R473-R478. 

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