脂质组学研究方法及其应用.pdfVIP

植物学报 Chinese Bulletin of Botany 2010, 45 (2): 249–257, doi: 10.3969/j.issn.1674-3466.2010.02.015 ·专题论坛· 脂质组学研究方法及其应用 * 王涛, 梅旭荣, 钟秀丽, 李玉中 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所, 农业部旱作节水农业重点开放实验室, 北京 100081 摘要 脂质不仅是生物膜的骨架成分和能量贮存物质, 越来越多的证据表明, 脂质也参与细胞的许多重要功能。脂质组学 是代谢组学的一个重要分支, 主要研究生物体内所有的脂质分子的特性以及它们在蛋白质表达和基因调控过程中的作用。 脂质组学是依赖技术驱动的科学。近年来, 随着人们对脂质研究的重视, 脂质组学研究方法和策略有了突破性进展, 在动物 上开发出的脂质组学分析方法已经扩展应用到植物上。该文重点介绍脂质组学的研究方法及其应用, 以期推动脂质组学, 特别是植物脂质组学的进一步发展。 关键词 色谱, 脂质组学, 质谱, 代谢组学, 软电离 王涛, 梅旭荣, 钟秀丽, 李玉中 (2010). 脂质组学研究方法及其应用. 植物学报 45, 249–257. 脂质是一类难溶于水而易溶于非极性溶剂的生 病等(Watson, 2006)。在植物中, 已经发现脂质参与 物有机分子。细胞中脂质分子大体可以分为3大类: 光合作用、气孔运动、信号转导、细胞分泌、小泡运 非极性脂质(包括胆固醇、胆固醇酯和甘油三酯)、极 输和细胞骨架重组等过程(Wang, 2004; Wang et al., 性脂质(包括磷脂类、鞘脂类和糖脂类)以及脂质代谢 2006) 。植物的一些生长发育过程也需要脂质参与, 物(指脂质合成或水解过程中产生的物质, 它们中许 如种子萌发、器官分化、叶片衰老和授粉等(Wang et 多是具有生理活性的第二信使物质) 。脂质是生物膜 al., 2006) 。而且, 膜脂分子种组成在激素水平变化、 的骨架成分, 参与生物膜构建的脂质主要有磷脂、糖 发育变化以及环境胁迫和病虫害侵袭等内、外源刺激 脂和胆固醇。磷脂是第一大类脂质, 包括甘油磷脂和鞘 下会发生改变(Wang, 2004; Welti and Wang, 磷脂。糖脂也分为甘油糖脂、鞘糖脂以及由类固醇衍生 2004) 。但是人们对脂质的作用机制还知之甚少。这 的糖脂。每一种脂质又会因结构上脂酰基链上的碳原子 些结果的相继发现, 使得有关膜脂组成、脂质代谢和 数或不饱和键数不同, 而分为多个脂质分子种。 脂代谢酶的研究引起了科学家们的兴趣并得到越来 植物生物膜中含有动物生物膜中一般不含有的甘油 越多的关注。 糖脂, 如单半乳糖甘油二酯(monogalactosyl diglyc- 由于脂质的复杂性和检测程序的繁冗, 对生物体 eride, MGDG) 、双半乳糖甘油二酯(digalactosyl 细胞内脂质进行系统的分析成为一个技术挑战。由于 diglyceride, DGDG) 和硫代异鼠李糖甘油二酯 检测技术的限制, 脂质分析多限于对单一种类或是对 (sulphoquinovosyl diylyceride, SQDG)等, 而且植物 几种或整个脂类总量的分析, 而无法对各类脂质及其 中磷脂酰甘油(phosphatidylglycerol, PG)的含量也更 分子种进行系统分析(Hou et al., 2008)。随着基因组 为丰富。另外, 细胞膜脂质分子种组成也因细胞类型、 学、转录组学和蛋白质组学的快速发展以及功能基因 细胞器甚至膜微域不同而有差异(Devaiah, 2006)。 组学研究的需要, 对生物体或细胞内所有代谢产物进 越来越多的证据表明