植物代謝組學知識講解課件

植物代謝組學及其應用河南農(nóng)業(yè)大學生命科學學院趙會我植物代謝組學及其應用1目錄、植物代謝組學的概念和意義、代謝組學在系統(tǒng)生物學中的地位、植物代謝組學的研究方法四、代謝組學在植物科學中的應用五、展望目錄2、植物代謝組學的概念和意義1、概念生物學中“組”的概念◆“組”:來源于希臘語ome,意指每個、所有、全部◆以它為后綴最先用于基因組:genome,指一個物種的全部遺傳組成?！糇曰蚪M學概念提出后,帶組學(omIcs)的概念出現(xiàn)有200多種。如蛋白組學、代謝組學等。、植物代謝組學的概念和意義3近年來隨著生命科學研究的發(fā)展,尤其是完成擬南芥(Arabidopsisthaliana)和水稻(Oryzasat/va)等植物的基因組測序后,植物科學發(fā)生了翻天覆地的變化。有人說生命科學研究跨入了后基因組時代。人們已經(jīng)把目光從基因的測序轉移到了基因的功能研究。在研究DNA的基因組學、mRNA的轉錄組學和蛋白質的蛋白組學后接踵而來的是研究代謝物的代謝組學。近年來隨著生命科學研究的發(fā)展,尤其是完成4代謝組:是指細胞或者生物體內的所有代謝物的總和,也有人將它定義為細胞、組織、器官或者生物體內的所有小分子代謝組分的集合。代謝組學:通過大量代謝成分的定性、定量分析來定義生物體的生化表型(代謝表型)及其與基因型的關系,從而為研究基因功能、詮釋生命現(xiàn)象提供大量的代謝信息,這就是代謝組學(metabolomics)。代謝組:52、意義●通過研究不同物種的代謝產(chǎn)物,可以指導植物分類學,對植物進行更加合理的分類●通過研究不同基因型植物的代謝物,可以發(fā)現(xiàn)新的功能基因,促進轉基因植物的研究,同時還可以對轉基因植物及其在食用方面的安全性進行代謝物組學水平上的評估●通過研究不同生態(tài)環(huán)境下植物的代謝產(chǎn)物:了解植物的區(qū)域性分布。如果所研究的植物是某種藥用植物,則就可以應用于中藥道地藥材的確定;●植物在受到某種內部或外界因素刺激之后會產(chǎn)生的特定的應激變化,最終會表現(xiàn)在代謝物的改變上,通過研究這種變化規(guī)律,為從植物中定向培養(yǎng)得到某一特定代謝物提供指導。2、意義6代謝組學在系統(tǒng)生物學中的地位20世紀未到本世紀初,大規(guī)模的基因組測序工作產(chǎn)生了海量數(shù)據(jù)。但僅僅是依賴DNA序列我們能夠得到的信息還是有限的,科學家迫切希望在整體水平上了解基因表達的特征和基因所編碼的產(chǎn)物的功能。因此,“功能基因組學functionalgenomics)”的研究逐漸興起。它是通過大規(guī)模地分析細胞內轉錄水平轉錄組和蛋白質水平蛋白質組)上的變化,進而推測基因功能,這就開啟了“功能基因組學”的研究。代謝組學在系統(tǒng)生物學中的地位7然而,轉錄組和蛋白質組不一定能很好地預測基因的功能。盡管轉錄組攜帶了細胞內蛋白質合成的密碼子,但是mRNA水平上的增加與蛋白質水平的增加并不一致,況且蛋白質合成后的各種修飾往往帶來活性的改變。考慮到這些因素,僅憑轉錄組或者蛋白質組的改變不一定能夠準確預測生化表型(代謝物)的改變。另外,在建立轉錄譜和蛋白譜的時候,要鑒定一種mRNA或者蛋白質,現(xiàn)代的技術手段主要是通過序列相似性比對和與數(shù)據(jù)庫的匹配來確定的,這樣的鑒定主要依賴于匹配度,因此不是直接的。由于現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫信息的缺乏,轉錄組和蛋白質組也就只能提供有限的信息。代謝組可以在代謝物的基礎上來區(qū)分表型;不論是可見的還是不可見的表型,用代謝物來區(qū)分可能是更無偏見的,至少是提供了代謝水平上的證據(jù)。而且,在那些由突變體或者轉基因造成的可以測量的表型變化的實例中,代謝組的方法可以被用來闡明造成這種可見表型的生化原因或者結果。然而,轉錄組和蛋白質組不一定能很好地預測基因的功能。8因此,以DNA、mRNA、蛋白質和代謝物為研究對象的基因組學、轉錄組學、蛋白質組學和代謝組學是一個密切相關的整體,他們共同構成系統(tǒng)生物學(systemsbiology)。轉錄很蛋自面組RNA表達司多數(shù)基因組DNA序列庫代謝組代謝產(chǎn)物據(jù)庫揚示基因功能,研究植物生理、發(fā)育,進傳等短律基因組、轉錄組、蛋白質組和代謝組的關系因此,以DNA、mRNA、蛋白質和代謝物為研究對象的基9DNA→基因組mRNA轉錄組蛋白質蛋白組代謝物一代謝組系統(tǒng)生物學研究的四個層次DNA10植物代謝組學知識講解課件11植物代謝組學知識講解課件12植物代謝組學知識講解課件13植物代謝組學知識講解課件14植物代謝組學知識講解課件15植物代謝組學知識講解課件16植物代謝組學知識講解課件17植物代謝組學知識講解課件18植物代謝組學知識講解課件19植物代謝組學知識講解課件20植物代謝組學知識講解課件21植物代謝組學知識講解課件22植物代謝組學知識講解課件23植物代謝組學知識講解課件24植物代謝組學知識講解課件25植物代謝組學知識講解課件26植物代謝組學知識講解課件27植物代謝組學知識講解課件28植物代謝組學知識講解課件29植物代謝組學知識講解課件30植物代謝組學知識講解課件31植物代謝組學知識講解課件32植物代謝組學知識講解課件33植物代謝組學知識講解課件34植物代謝組學知識講解課件35植物代謝組學知識講解課件36植物代謝組學知識講解課件37植物代謝組學知識講解課件38植物代謝組學知識講解課件39植物代謝組學知識講解課件40植物代謝組學知識講解課件41植物代謝組學知識講解課件42植物代謝組學及其應用河南農(nóng)業(yè)大學生命科學學院趙會我植物代謝組學及其應用43目錄、植物代謝組學的概念和意義、代謝組學在系統(tǒng)生物學中的地位、植物代謝組學的研究方法四、代謝組學在植物科學中的應用五、展望目錄44、植物代謝組學的概念和意義1、概念生物學中“組”的概念◆“組”:來源于希臘語ome,意指每個、所有、全部◆以它為后綴最先用于基因組:genome,指一個物種的全部遺傳組成?！糇曰蚪M學概念提出后,帶組學(omIcs)的概念出現(xiàn)有200多種。如蛋白組學、代謝組學等。、植物代謝組學的概念和意義45近年來隨著生命科學研究的發(fā)展,尤其是完成擬南芥(Arabidopsisthaliana)和水稻(Oryzasat/va)等植物的基因組測序后,植物科學發(fā)生了翻天覆地的變化。有人說生命科學研究跨入了后基因組時代。人們已經(jīng)把目光從基因的測序轉移到了基因的功能研究。在研究DNA的基因組學、mRNA的轉錄組學和蛋白質的蛋白組學后接踵而來的是研究代謝物的代謝組學。近年來隨著生命科學研究的發(fā)展,尤其是完成46代謝組:是指細胞或者生物體內的所有代謝物的總和,也有人將它定義為細胞、組織、器官或者生物體內的所有小分子代謝組分的集合。代謝組學:通過大量代謝成分的定性、定量分析來定義生物體的生化表型(代謝表型)及其與基因型的關系,從而為研究基因功能、詮釋生命現(xiàn)象提供大量的代謝信息,這就是代謝組學(metabolomics)。代謝組:472、意義●通過研究不同物種的代謝產(chǎn)物,可以指導植物分類學,對植物進行更加合理的分類●通過研究不同基因型植物的代謝物,可以發(fā)現(xiàn)新的功能基因,促進轉基因植物的研究,同時還可以對轉基因植物及其在食用方面的安全性進行代謝物組學水平上的評估●通過研究不同生態(tài)環(huán)境下植物的代謝產(chǎn)物:了解植物的區(qū)域性分布。如果所研究的植物是某種藥用植物,則就可以應用于中藥道地藥材的確定;●植物在受到某種內部或外界因素刺激之后會產(chǎn)生的特定的應激變化,最終會表現(xiàn)在代謝物的改變上,通過研究這種變化規(guī)律,為從植物中定向培養(yǎng)得到某一特定代謝物提供指導。2、意義48代謝組學在系統(tǒng)生物學中的地位20世紀未到本世紀初,大規(guī)模的基因組測序工作產(chǎn)生了海量數(shù)據(jù)。但僅僅是依賴DNA序列我們能夠得到的信息還是有限的,科學家迫切希望在整體水平上了解基因表達的特征和基因所編碼的產(chǎn)物的功能。因此,“功能基因組學functionalgenomics)”的研究逐漸興起。它是通過大規(guī)模地分析細胞內轉錄水平轉錄組和蛋白質水平蛋白質組)上的變化,進而推測基因功能,這就開啟了“功能基因組學”的研究。代謝組學在系統(tǒng)生物學中的地位49然而,轉錄組和蛋白質組不一定能很好地預測基因的功能。盡管轉錄組攜帶了細胞內蛋白質合成的密碼子,但是mRNA水平上的增加與蛋白質水平的增加并不一致,況且蛋白質合成后的各種修飾往往帶來活性的改變?？紤]到這些因素,僅憑轉錄組或者蛋白質組的改變不一定能夠準確預測生化表型(代謝物)的改變。另外,在建立轉錄譜和蛋白譜的時候,要鑒定一種mRNA或者蛋白質,現(xiàn)代的技術手段主要是通過序列相似性比對和與數(shù)據(jù)庫的匹配來確定的,這樣的鑒定主要依賴于匹配度,因此不是直接的。由于現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫信息的缺乏,轉錄組和蛋白質組也就只能提供有限的信息。代謝組可以在代謝物的基礎上來區(qū)分表型;不論是可見的還是不可見的表型,用代謝物來區(qū)分可能是更無偏見的,至少是提供了代謝水平上的證據(jù)。而且,在那些由突變體或者轉基因造成的可以測量的表型變化的實例中,代謝組的方法可以被用來闡明造成這種可見表型的生化原因或者結果。然而,轉錄組和蛋白質組不一定能很好地預測基因的功能。50因此,以DNA、mRNA、蛋白質和代謝物為研究對象的基因組學、轉錄組學、蛋白質組學和代謝組學是一個密切相關的整體,他們共同構成系統(tǒng)生物學(systemsbiology)。轉錄很蛋自面組RNA表達司多數(shù)基因組DNA序列庫代謝組代謝產(chǎn)物據(jù)庫揚示基因功能,研究植物生理、發(fā)育,進傳等短律基因組、轉錄組、蛋白質組和代謝組的關系因此,以DNA、mRNA、蛋白質和代謝物為研究對象的基51DNA→基因組mRNA轉錄組蛋白質蛋白組代謝物一代謝組系統(tǒng)生物學研究的四個層次DNA52植物代謝組學知識講解課件53植物代謝組學知識講解課件54植物代謝組學知識講解課件55植物代謝組學知識講解課件56植物代謝組學知識講解課件57植物代謝組學知識講解課件58植物代謝組學知識講解課件59植物代謝組學知識講解課件60植物代謝組學知識講解課件61植物代謝組學知識講解課件62植物代謝組學知識講解課件63植物代謝組學知識講解課件64植物代謝組學知識講解課件65植物代謝組學知識講解課件66植物代謝組學知識講解課件67植物代謝組學知識講解課件68植物代謝組學知識講解課件69植物