一种不同产地玉米的代谢产物及其代谢途径分析方法技术

本发明专利技术提供了一种不同产地玉米的代谢产物及其代谢途径分析方法，包括如下步骤：步骤一，不同产地玉米代谢产物的提取；步骤二，不同产地玉米代谢产物的衍生化；步骤三，代谢产物分离和鉴定；步骤四，三种不同产地玉米差异代谢产物分析；步骤五，差异代谢产物的代谢途径分析，步骤六，玉米代谢产物中未知代谢产物结构的推断。通过对代谢物的分析和鉴定，共检测到112种代谢物，其中62种被准确鉴定，包括糖类及其衍生物，脂肪酸及其衍生物，有机酸和中间体，以及5种未知化合物。通过比较发现JY88存在3种差异代谢产物，HN18有11种差异代谢产物，DM9有10种差异代谢产物。本发明专利技术分析方法简单，容易操作，效果显著，准确度高。

【技术实现步骤摘要】
一种不同产地玉米的代谢产物及其代谢途径分析方法
本专利技术涉及一种不同产地玉米的代谢产物及其代谢途径分析方法。
技术介绍
玉米是世界上种植最广泛，产量最高的谷类作物，在三大粮食作物(玉米，小麦，水稻)中排名第一。玉米是中国重要的粮食作物，饲料作物和经济作物，在中国农业生产中发挥着重要作用。在食品加工领域，玉米已被加工成各种产品，如各种形式的膳食、食用油、调味汁和布丁中的增稠剂，食品和饮料产品中的甜味剂和生物废料。玉米颗粒由胚乳，胚，皮和尖端组成，其含量分别为82％，12％，5％和1％。玉米胚胎是种子的胚乳，具有很高的营养价值，每100g含有超过4.6g脂肪，8.2g蛋白质，70.6g碳水化合物，而且粗纤维含量≥1.3g，钙含量≥17mg，铁含量≥2.0mg，磷含量≥21mg，烟酸含量≥2.4mg，核黄素含量≥0.14mg。除了丰富的营养价值外，玉米还对营养、健康、降低血压、保护肝脏和恢复疲劳有显着影响。这些药用功能与玉米中含有的代谢物直接相关。玉米中有多种代谢产物，并且每种代谢产物的含量差异较大。代谢组学技术已经在毒理学、疾病、环境、动物、植物等方面得到了广泛的应用，因为代谢物是支撑生命的小分子，当它们的丰度发生变化时，可以作为成分状态的指标，为许多代谢物提供了代谢途径以此来反应生命特征。玉米代谢组学对于发现新的功能基因和转基因玉米的安全性评价具有重要意义。因为研究方法的数据类型不同，代谢组学的研究策略主要包括靶向分析和非靶向代谢谱分析。靶向分析是对一组具有已知化学结构的特定代谢物进行定量分析的方法，通常侧重于一个或多个相关的代谢途径。然而，对生物样本进行非靶向代谢分析主要是寻找实验组和对照组发生显著变化的代谢特征，识别代谢特征的化学结构，然后解释发现的代谢物及其代谢途径与生命过程或生命状态之间的关系。只针对玉米几种重要成分的目标分析方法可能会导致其他有用信息的遗漏，而非靶向代谢分析方法适用于所有检测到的化合物，能够全面反映整体代谢状态的变化，在转基因植物的意外效应研究和非生物胁迫研究方面具有很大的潜力。非靶向代谢分析可以在一次实验中检测10000多个代谢特征，有助于发现新的代谢物和新的代谢途径。目前常用的代谢组学技术有NMR、GC-MS和LC-MS。例如，Rona,G.B.使用H-1核磁共振(NMR)代谢组学，通过分析NSD3s或Pdp3过表达对酵母代谢组的影响，解释了导致所观察到的代谢表型的生化途径。Xia,Y.G.采用FT-IR、HPSEC-ELSD、比色法、气相色谱-质谱法、Smith降解法、甲基化法等方法对辽东楤木根皮(AERP)的结构特征进行了系统研究。Johnson,L.C.采用LC-MS代谢组学分析方法，表征了青年和老年人血浆中小分子丰度随年龄的变化规律。气相色谱-质谱(GC-MS)法具有优异的色谱分离度，灵敏度高，分辨率高。例如，Zhang建立了气相色谱-质谱(GC-MS)分离鉴定中国东北地区马铃薯块茎的代谢产物，鉴定了65种化合物和5种主要化合物，如糖和糖醇等。Feng采用GC-MS技术研究了同一省不同地区水稻的代谢产物。结果表明，同一省份不同地区的水稻代谢产物存在差异。Florent成功地对小麦组织中的表皮蜡进行了定量分析，同时对不同样品进行了定量比较，为了解重要作物中重要表型性状的蜡成分提供了参考。Kang通过GC-MS分析了具有两种基因型(耐旱性和干旱敏感性)的小麦根和叶代谢产物，发现耐旱小麦叶片中代谢产物的变化比根系更多，根系代谢组成受胁迫影响较小，发现根比叶和芽更耐旱，观察到干旱敏感小麦中32种代谢物的根和叶变化。结果表明，根和芽中产生了不同的代谢产物，芽的代谢组成比根更容易发生变化。为了区分具有相似形态的桔梗和党参，Park使用GC-MS技术来区分两种植物的代谢产物，发现它们之间存在显着差异。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供不同产地玉米的代谢产物及其代谢途径分析方法。本专利技术通过使用非靶向代谢谱分析，基于GC-MS分析了三种不同玉米品种的代谢组学。鉴定了3个不同品种玉米的不同代谢产物，并对其代谢途径进行了研究，为进一步加工玉米及代谢产物的作用机制提供了信息。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种不同产地玉米的代谢产物及其代谢途径分析方法，包括如下步骤：步骤一，不同产地玉米代谢产物的提取；步骤二，不同产地玉米代谢产物的衍生化；步骤三，代谢产物分离和鉴定；步骤四，三种不同产地玉米差异代谢产物分析；步骤五，差异代谢产物的代谢途径分析，步骤六，玉米代谢产物中未知代谢产物结构的推断。优选的，所述步骤一中，玉米样品为来自黑龙江省肇州市的非转基因玉米，品种为：金玉88号(JY88)、华农18号(HN18)、德美亚9号(DM9)，玉米在液氮作用下粉碎，经100目筛网筛分，准确称取100.0mg玉米样品，800μL80％甲醇和10μL内标(2-氯苯丙氨酸)将其置于EP管中，在均质化之前使用涡旋搅拌30秒，为了提高提取效率，将含有该混合物的管在35℃，80W的功率下浸入超声波浴中9.0分钟，并在超声波处理期间用手一分钟强烈摇动，随后，将混合物在12,000rmp下在4℃下离心10.0分钟，离心后，将200μL上清液转移至GC瓶(1.5mL自动样品瓶)，然后将瓶子放入冷冻干燥器中干燥过夜。优选的，所述步骤二中，将步骤一中干燥的残余物在37℃下在30μL的20mg/ml甲氧基胺盐酸盐在吡啶中完全溶解60分钟，然后加入30μLBSTFA，在70℃下得到60分钟；衍生化处理后，在24小时内分析所得的分析溶液。优选的，所述步骤三中，所述检测仪器设备包括：GC-MS-QP2010配备的EI离子源，四极质量分析仪，AOC-20i自动采样器；HP-5ms分离柱；KQ2200E型超声波清洗机；MSC-100恒温均衡器，Alpha1-2Ldplus冷冻干燥机和TGL-16B高速离心机，所述玉米代谢产物分离和鉴定具体为：用自动取样器注入1μL样品溶液，色谱柱：HP-5ms，仪器参数设定为：进样口温度280℃，EI离子源温度230℃，四极杆温度150℃，高纯氦气作为载气，不分流进样，进样量1.0μL；升温程序为：初始温度80℃，维持2min，10℃/min的速度升至320℃，并维持6min，然后在80℃下进行温度平衡6min，然后再注入下一次样品；采用全扫描模式进行质谱检测，质谱检测范围为50-550m/z。优选的，所述步骤四中，由GC分析获得玉米代谢产物数据，与NIST14数据库进行比较，通过信息进行分类，为研究不同品种玉米的差异代谢产物做准备。优选的，所述步骤五中，通过KEGG数据库比较代谢物的代谢途径，利用MetaboAnalyst和KEGG代谢途径检索中的富集分析来分析不同品种玉米的代谢机制，在KEGG筛选的差异代谢物中发现了相关的代谢途径，推断了不同玉米品种代谢过程的变化。优选的，所述步骤六中，根据硅烷化原理，利用质谱图对三个产地玉米中未知的代谢产物的结构信息进行推断。本专利技术的方法有以下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不同产地玉米的代谢产物及其代谢途径分析方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤一，不同产地玉米代谢产物的提取；/n步骤二，不同产地玉米代谢产物的衍生化；/n步骤三，代谢产物分离和鉴定；/n步骤四，三种不同产地玉米差异代谢产物分析；/n步骤五，差异代谢产物的代谢途径分析，/n步骤六，玉米代谢产物中未知代谢产物结构的推断。/n

【技术特征摘要】
1.一种不同产地玉米的代谢产物及其代谢途径分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，不同产地玉米代谢产物的提取；
步骤二，不同产地玉米代谢产物的衍生化；
步骤三，代谢产物分离和鉴定；
步骤四，三种不同产地玉米差异代谢产物分析；
步骤五，差异代谢产物的代谢途径分析，
步骤六，玉米代谢产物中未知代谢产物结构的推断。


2.如权利要求1所述的不同产地玉米的代谢产物及其代谢途经分析方法，其特征在于，所述步骤一中，玉米样品为来自黑龙江省肇州市的非转基因玉米，品种为：金玉88号、华农18号、德美亚9号，玉米在液氮作用下粉碎，经100目筛网筛分，准确称取100.0mg玉米样品，800μL80％甲醇和10μL内标将其置于EP管中，在均质化之前使用涡旋搅拌30秒，为了提高提取效率，将含有该混合物的管在35℃，80W的功率下浸入超声波浴中9.0分钟，并在超声波处理期间用手一分钟强烈摇动，随后，将混合物在12,000rmp下在4℃下离心10.0分钟，离心后，将200μL上清液转移至GC瓶，然后将瓶子放入冷冻干燥器中干燥过夜。


3.如权利要求1所述的不同产地玉米的代谢产物及其代谢途经分析方法，其特征在于，所述步骤二中，将步骤一中干燥的残余物在37℃下在30μL的20mg/ml甲氧基胺盐酸盐在吡啶中完全溶解60分钟，然后加入30μLBSTFA，在70℃下得到60分钟；衍生化处理后，在24小时内分析所得的分析溶液。


4.如权利要求1所述的不同产地玉米的代谢产物及其代谢途经分析方法，其特征在于，所述步骤三中，检测仪器设备包...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丽媛，代安娜，于润众，于英博，
申请(专利权)人：黑龙江八一农垦大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23