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近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)利用之前自行研發(fā)的解吸電噴霧電離/二次光電離(DESI/PI)質(zhì)譜成像平臺(tái)結(jié)合多孔聚四氟乙烯印跡技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種植物葉片中代謝物的空間成像。研究成果發(fā)表于國(guó)際分析化學(xué)領(lǐng)域著名期刊Analytical Chemistry。

代謝活動(dòng)是生命體的本質(zhì)特征和物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著生物分析技術(shù)的發(fā)展，代謝組學(xué)逐漸成為生物學(xué)研究的重要領(lǐng)域，并在植物研究中受到廣泛關(guān)注。目前已知的植物有30萬(wàn)-35萬(wàn)種，其產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物預(yù)計(jì)有20萬(wàn)-100萬(wàn)種，其中鑒定出化學(xué)結(jié)構(gòu)的植物代謝物約有20萬(wàn)個(gè)。植物代謝物的成分分析和空間成像對(duì)于研究植物代謝物的生物合成、運(yùn)輸、生理機(jī)制、自我調(diào)節(jié)機(jī)制及植物與生態(tài)的相互作用具有重要意義。

質(zhì)譜成像技術(shù)(MSI)是基于質(zhì)譜發(fā)展起來(lái)的一種分子成像新技術(shù)。通過(guò)直接掃描生物樣本，可以同時(shí)獲得多種分子的空間分布特征，具有免熒光標(biāo)記、不需要復(fù)雜樣品前處理等優(yōu)點(diǎn)。但常規(guī)的MALDI和DESI等軟電離技術(shù)難以穿透植物葉片表層的角質(zhì)層和表皮蠟作用于葉肉組織，因此無(wú)法對(duì)葉片中的代謝物進(jìn)行直接成像。

為解決這一問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)印跡方法，將葉片中的植物代謝物轉(zhuǎn)移至多孔聚四氟乙烯材料上，并對(duì)印跡后的材料進(jìn)行成像，以這種間接成像方式實(shí)現(xiàn)了葉片植物代謝物的質(zhì)譜成像。研究團(tuán)隊(duì)在成像種使用的技術(shù)是2019年團(tuán)隊(duì)自行研發(fā)的解吸電噴霧電離/二次光電離(DESI/PI)質(zhì)譜成像技術(shù)。

該技術(shù)的關(guān)鍵是在DESI噴霧裝置后引入一套光電離系統(tǒng)和高效離子傳輸管道，可通過(guò)開(kāi)、關(guān)光電離源，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種極性和非極性組分的高靈敏度空間成像。相比于傳統(tǒng)DESI方法，正離子模式下可新檢出多達(dá)百種萜類(lèi)、黃酮類(lèi)、氨基酸和苷類(lèi)等次生代謝產(chǎn)物；負(fù)離子模式下整體代謝物信號(hào)強(qiáng)度可增強(qiáng)一個(gè)數(shù)量級(jí)。

研究團(tuán)隊(duì)以茶葉為實(shí)驗(yàn)對(duì)象對(duì)該印跡DESI/PI成像技術(shù)進(jìn)行了驗(yàn)證，在咖啡因、茶氨酸和兒茶素等茶葉代謝物研究中取得了重要成果，表明印跡DESI/PI成像技術(shù)在探索植物代謝轉(zhuǎn)化位點(diǎn)和途徑方面有巨大的潛力。

作為一門(mén)新興的學(xué)科，植物代謝組學(xué)還處于發(fā)展的初級(jí)階段，印跡DESI/PI成像技術(shù)為植物代謝組學(xué)研究提供了一種新的方法，推動(dòng)了植物代謝組學(xué)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞： 成像技術(shù) 代謝組學(xué) 聚四氟乙烯