2023年11月07日
摘要：哪里有需求，迈维代谢就在哪里。迈维代谢“高精尖次生代谢研究团队”围绕这3大问题，各个击破，采用全栈自研的技术布局策略，开发出具有独立知识产权、遥遥领先的新一代代谢通路图–MetMapTM。
核心提示
当前植物代谢研究存在3大痛点：
⚫ 传统检测技术和公共数据库，较难全面准确检测species-specific代谢物
⚫ KEGG收录代谢通路有限，无法富集物种特异次生代谢通路
⚫ KEGG收录代谢通路有限，无法筛选特定代谢通路相关基因
哪里有需求，迈维代谢就在哪里。迈维代谢“高精尖次生代谢研究团队”围绕这3大问题，各个击破，采用全栈自研的技术布局策略，开发出具有独立知识产权、遥遥领先的新一代代谢通路图–MetMapTM。
用户评语
迈维代谢作为质谱领域的头部企业，始终坚持技术创新，“唯有创新，才能领先”，一路走来，有着太多的艰辛，“宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来”，用户的满意是对我们最大的认可，迈维代谢将努力提供更好的产品和服务给科研工作者。
华中农业大学 陈伟教授
本课题组长期致力于重要粮食作物代谢组学研究，期望通过代谢组学为基因组学提供新的思路和生化线索，促进人们对重要粮食作物代谢过程的深入了解，进一步推动作物遗传改良尤其是营养品质的改良。近年来，相关研究成果分别发表于Nature Genetics,Nature Communications, PNAS, Plant Cell等杂志。
评语：“KEGG中代谢通路的汇总信息对生命科学研究有着非常重要的作用，被大家广泛使用。然而其中植物次生代谢物质合成及代谢通路相对欠缺，迈维代谢MetMap™数据库创新地拓展了KEGG代谢数据库，构建了次生代谢物合成代谢的通路，整合了代谢生物合成基因，对植物代谢及生物学研究者有着重要的参考借鉴作用。”
华中农业大学园艺林学学院单位 梁梅教授
课题组以猴面花为基础材料，探究我国其他观赏植物（如月季、百合）花色形成机制及调控方法，并结合数学模拟，实现花色的分子设计。博士毕业于华中农业大学柑橘团队，师从邓秀新院士与柴利军教授，在美国康涅狄格大学袁耀武教授实验室进行博士后研究。以第一作者发表在Science、Science Advances、Nature Plants等国际权威杂志。
评语：“我的研究比较关注类黄酮与类胡萝卜素通路，迈维代谢MetMap™除了KEGG的物质和通路外，还囊括了物种比较特有的物质和通路，比较好的解决我的科学问题。”
华中农业大学 朱峰研究员
博士师从华中农业大学程运江教授，毕业后赴德国马克斯普朗克分子植物生理研究所Alisdair Fernie教授实验室开展博士后工作。目前主要从事园艺产品采后生物学基础与调控机制研究。以第一作者（含并列）及共同通讯在Plant Cell、Trends in Plant Science、Autophagy等期刊发表论文14篇。
评语：“我的研究方向是柑橘果实贮运品质形成与采后保持。迈维代谢开发了针对不同代谢物的代谢检测方法并建立有完备的代谢物特色碎片数据库，可提供高质量的代谢组及多组学的综合分析，值得推荐！”
中国热带农业科学院热带生物技术研究所 胡伟教授
现任中国热科院热带生物组学大数据中心主任，农业农村部热带作物生物学与遗传资料利用重点实验室副主任。主要从事热带作物种质资源与遗传育种研究，以第一作者或通讯作者（含并列）在 Nature Plants、Advanced Science、 Molecular Plant、 Genome Biology 等国内外学术刊物上发表论文 83 篇。
评语：“植物含有非常丰富的化合物，随着质谱检测技术的发展，我们能检测到越来越多的初生和次生代谢物。然而，植物特异的次生代谢物修饰多种多样，很多通路基因没有报道，因此代谢通路非常复杂。迈维代谢MetMap™的构建为植物代谢组的研究、代谢合成代谢通路的构建、植物生物学发生过程提供了重要的基础。
东北林业大学 高彦强副教授
课题组主要利用群体遗传学材料，通过现代分子生物学技术手段，综合解析作物代谢组的遗传变异与生化基础；开展东北特色浆果生理生化及逆境生物学应用基础研究。以第一作者（含并列）在Nature Genetics，PNAS，Plant Cell，Plant and Cell Physiology等期刊发表多篇论文。
评语：“迈维代谢MetMap™数据库整合了不同植物物种的特异代谢物，以及基于文献汇总了代谢通路的合成基因，工作非常认真细致，为植物代谢组和基因组研究提供了比较好的代谢综述和参考。基于该数据库，整合代谢组、基因组、转录组和蛋白组等多组学，将有助于我们挖掘新的代谢组和生物学相关基因，同时助力植物学研究。”
详情介绍
1.代谢组是基因组与表型组的桥梁
2002年，Plant Molecular Biology 在线发表了Oliver Fiehn教授题为“Metabolomics-the link between genotypes and phenotypes”文章，该文章阐明代谢组学是连接基因组学和表型的桥梁，而这一论点也在诸多文献中均有体现。
例如在水稻籽粒大小的研究中，其主要参与物质为葫芦巴碱，而控制籽粒大小的关键基因则是注释为N-甲基转移酶的基因Os02g57760；
【Chen, Wei , et al.Nature Communications 7(2016):12767】
在木瓜色泽的研究中，其决定颜色的的主要物质类型是类胡萝卜素，在木瓜果皮和果肉成熟的过程中，参与的基因合成通路存在差异，果皮中LCYE参与的α分支正常合成，合成为叶黄素，最终呈现为黄色，而果肉中主要合成 β-carotene等物质，因此呈现为橙红色。
【Shen et al. BMC Genomics 2019】
除品质研究以外，非生物胁迫中也有类似的研究案例，水稻在盐胁迫下会合成更多的糖苷黄酮类物质用于抵抗抗氧化，而其关键基因则式注释为糖苷转移酶的基因GSA1。
【Dong, Nai Qian , et al. Nature Communications 11.1(2020)】
此类的研究数不胜数，这些研究也表明在基因的相关研究中，代谢组学可以作为连接表型与基因的桥梁发挥重要的作用。
2.植物代谢组学目前面临的主要问题
2.1植物次生代谢物鉴定多样性及准确性
1891年科赛尔（H.Kossel）首次明确地将植物的代谢分为初生代谢和次生代谢，初生代谢为维持细胞生命活动所必须，其代谢物存在于所有植物中，包括糖类、脂质、氨基酸等；而次生代谢在种属、器官、组织和生长发育期的特异性中均存在差异，其产生的次生代谢产物也是一类非植物生长发育所必须的小分子有机化合物，同时很多次生代谢产物都参与植物的抗病、抗逆或者具有生理活性，例如水稻积累黄酮糖苷代谢物抵抗紫外，而传统中药植物中积累的生物碱具有抗炎等生理活性等。
植物代谢网络简图
据估计植物产生的代谢物数量有20万~100万种，其中仅有~8000种为初生代谢物，其他基本都是次生代谢物，对于如此庞大的次生代谢物种类，如何对于样本中的代谢物达到应检尽检，以及达到鉴定准确，实为一大挑战。
植物次生代谢物类别及特点
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2.2 植物KEGG通路现状
通路构建是研究植物生物学问题绕不开的重点，而目前KEGG通路上面覆盖的物质有限，同时近两年KEGG数据库物质注释和通路注释增速缓慢，2023年相较于2022新增到通路上的物质只有123个，所有注释到通路上的物质只占到KEGG数据库物质的33.5%，在植物中使用较为广泛的黄酮代谢通路map00941和map00944代谢物和基因注释在过去两年间没有变化（表1），无法满足检测物质类型日益增多的【植物广泛靶向®代谢组】数据开展更加深入的分析，也严重限制了基因的深入研究。
表1.KEGG数据库2022年和2023年数据情况对比
3.遥遥领先的新一代植物代谢通路图–MetMap
综上所述，构建MetMap™可以直接解决这3个问题：
3.1如何测得到物质
物质定性准是第一要义
基于广泛靶向®代谢组学的检测方法，利用高分辨质谱仪定性准确性高的采集模式来对物质进行检测，同时基于本地数据库建库之时采集到的物质信息，在相同实验条件下对样本中的物质信息采集后进行匹配来对物质进行定性，以达到鉴定最为准确的结果。
物质二级质谱图镜像匹配结果
物质应检尽检
物质的检测除了定性准以外，对于样本中的物质尽可能的检出多也尤为重要。基于植物公共数据库的可利用程度有限，迈维自建了匹配仪器的本地数据库30000+，包括1800+种初生代谢物，以及28000+种植物次生代谢物，可以覆盖更多的植物次生代谢物，达到检出新物质的目标。
目前利用植物广泛靶向®代谢组学技术检测不同的物种，检出基本能达到1000-2500的水平，达到对样本中的物质应检尽检。
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物质定性准是文章夯实的基础
自2015年植物广泛靶向代谢组技术上线以来，我们合作的客户遍布组国大地，而这些年来，也发表了多篇利用植物广泛靶向®代谢组学解决生物学问题的文章，部分高分文章如下：
3.2如何富集得到新通路
基于目前KEGG上的通路信息较为有限，而新通路的构建费时费力，为了解决这个问题，我们独立自主的构建了新一代通路图MetMapTM。通路从基础的KEGG通路出发，扩展出包含下游更多物质的新一代通路。
例如以明星通路Map00941、Map00944为基础，扩展出迈维自有的通路图MetMap™105-Luteolin aglycones biosynthesis。我们利用百合、茶叶、番茄、拟南芥、水稻、小麦、淫羊藿、玉米等多个物种检出的物质进行通路注释测试，结果表明，检出的物质除了注释到KEGG通路K00941和K00944以外，在这条新通路上也同样被注释到，新通路的物质注释个数可以达到甚至超过KEGG通路的物质注释个数，这就可以将检出的物质充分利用起来。
表2.MetMap™105通路及实际项目注释测试情况
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3.3如何找得到基因
所有的生物学问题都离不开对基因功能进行深入研究，但是新基因的发现困难重重，而MetMapTM可以解决这个问题。联合代谢组和转录组/基因组学的数据分析，同步注释代谢物和基因/酶，从而在新通路上注释到新基因。
MetMap™105-Luteolin aglycones biosynthesis
注：圆圈代表代谢物，方框代表酶（基因）；尊重版权，请勿做其他商业用途。
基于知识产权保护，我们对部分内容加上了马赛克，感谢各位老师的理解
迈维代谢基于代谢（Metabolic）和通路（Map）自主创新构建的新一代通路MetMap™，检测新物质，解锁新通路，挖掘新基因，欢迎您来咨询。
