年终钜惠来袭，为植物多组学研究续力！
植物转录组、蛋白组、代谢组年终大促
为您的科研保“价”护航
现代多组学工具已经被证明是一种功能平台，通过转录组、蛋白质组和代谢组等组学技术，能够对植物在不同组学层面得到系统全面的了解，从而揭示新的基因、蛋白质和代谢物途径。尤其是植物中各种功能物质（基因、蛋白质）的调控和次级代谢产物（小分子）生物合成途径，已被广泛应用于基因功能解析研究、代谢途径及代谢网络调控机理研究、植物与生物逆境和非生物逆境互作研究、农作物品质性状与育种改良研究、果蔬花卉营养和色泽代谢研究、药用植物功能与活性成分研究等方面。
图1 植物多组学研究（图片来源：DOI : 10.2174/1389202921999200515140420）
不同组学分别从不同层面反映生物体内基因的转录、表达、翻译、修饰以及生理代谢等情况，实现各种数据的互补，使研究者对生物体的表达信息有更加充分完整的理解。本期，科技君将分享3个典型的多组学研究案例，为您开拓研究思路。
1
转录组+蛋白组
揭示拟南芥油菜素类固醇反应的时间信号机制
样品设计：
采用油菜素内酯BL（处理组）或二甲基亚砜DMSO（对照组）分别处理拟南芥15min、30min、1h、2h、4h和8h，每个时间点4例生物学重复，共计48例样品。
研究方法：
转录组学、蛋白质组学、磷酸化蛋白组学等组学技术；qRT-PCR、Western Blot验证。
研究概要：
油菜素类固醇(Brassinosteroids, BRs)是一种调节细胞分裂和应激反应的植物类固醇激素。拟南芥中BR信号通路已经建立。BES1和BZR1参与BR信号通路，其中一个调控方式是两者被GSK3激酶BIN2磷酸化，但BIN2磷酸化的确切位点以及负责BES1活性负调控的位点尚未被完全确定。
该研究共检测到26,669个转录本、9,533个蛋白质和26,617个磷酸化位点。在此基础上，研究者构建了一个整合多组学数据的分析网络，推测出BES1上假定的磷酸化位点，并通过实验验证了它们的重要性。此外，研究者还发现BRONTOSAURUS (BRON)是一种调节细胞分裂的转录因子，且BRON的表达受BR应答激酶和转录因子的调节。
该研究表明多组学数据及其整合分析的重要性，并提供了在BR反应中发生的分子信号事件的基本理论数据。
图2 拟南芥油菜素类固醇反应研究的实验设计
原文链接：
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8494934/
2
转录组+代谢组
重新构建MicroTom番茄整个生长周期的代谢调节网络
样品设计：
分别收集MicroTom番茄孕蕾期、开花期、破色期的根、茎、叶、花（花蕾）和9个不同发育时期的果实，总计20个组织类型，共60个样本。
研究方法：
转录组学、代谢组学等组学技术；qRT-PCR验证
研究概要：
番茄(Solanum lycopersicum)是世界上主要的园艺作物。作为代谢研究的杰出模型，许多研究工作都集中在分析品种和物种之间的代谢物差异，但缺少对番茄生长周期中代谢变化的动态变化及其背后的调控网络的研究。本研究整合高分辨率时空代谢组和转录组数据，系统探索MicroTom番茄20个主要生长阶段和组织的代谢图谱。
在MicroTom代谢网络(MMN)中，540个检测到的代谢物及其共同表达的基因可以根据其生物学功能分为10个不同的簇。利用这一数据集，研究者构建了番茄生长周期中主要代谢变化的图谱（甾体生物碱类、黄酮类化合物），并剖析了潜在的调控网络。同时，研究者验证之前建立的重要代谢物的调节网络，并发现了新的转录因子，可以调节重要次生代谢物的生物合成，如甾体生物碱和黄酮类化合物。
本研究为了解番茄代谢物的时空变化提供了理论依据，为研究模式植物的代谢调控过程提供了有价值的资源。
图3 MicroTom番茄代谢网络(MMN)设计的示意图
原文链接：
https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1674-2052(20)30183-0
3
转录组+蛋白组+代谢组
揭示薜荔和薜荔榕小蜂的相互适应机制
样品设计：
薜荔10个个体中取样，设计为5对成熟个体对（1个雌性和1个雄性）。转录组和蛋白组10个薜荔个体对榕小蜂接受前期和接受期，取开口组织（20个样本），并从中收集成年雌性传粉者（10个样本）；代谢组10个薜荔个体在接受期和接受后，开口组织（20个样本）、雌花（10个样本）、磨损胚珠（5个样本）和种子（5个样本）。
研究方法：
转录组、蛋白组、代谢组和基因组等组学技术；LC-MS和GC-MS测定酶活性、ChIP–qPCR等方法验证。
研究概要：
华大基因等国内外20个大学、研究机构联合发文。该研究以薜荔和薜荔榕小蜂为对象，利用转录组、蛋白组和代谢组比较分析和基因组等方法，揭示了强制性共生互惠体系中植物与传粉昆虫相互适应的分子机制。
通过转录组+蛋白组等技术，该研究确定了薜荔在接受前期和接受期调控排斥小蜂的壬醛和吸引小蜂的癸醛的生物合成途径。同时，利用代谢组等技术，研究者发现被传粉小蜂幼虫占据的虫瘿中防御性次生代谢物组成与正常薜荔种子高度相似，小蜂产卵行为并未引发植物的应激反应、提高化学防御力。该项研究的发现拓宽了我们对共生关系形成机制的理解，为深入研究复杂种间关系的形成机制与进化历程提供了模板。
图4 薜荔和薜荔榕小蜂之间互惠共生
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41559-021-01469-1
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