脂質(zhì)作為植物體內(nèi)的一類重要化合物，不僅構(gòu)成了細胞膜的基本骨架，還參與了能量儲存、信號傳導、細胞通訊、物質(zhì)運輸?shù)榷喾N生物學過程。脂質(zhì)組學作為系統(tǒng)研究植物體內(nèi)所有脂質(zhì)分子的特性及其生物學功能的學科，為我們提供了全面理解植物脂質(zhì)代謝及其調(diào)控機制的工具。植物有成千上萬種脂質(zhì)分子，根據(jù)它們的結(jié)構(gòu)和化學性質(zhì)可以分為脂肪酸（Fatty acid）、甘油酯（Glycerolipids）、甘油磷脂（Glycerol-phospholipids）、鞘脂（Sphingolipids）和甾醇（Sterols）。

葉綠體是綠色植物進行光合作用的主要場所，其中類囊體是葉綠體中的一種單層膜囊狀結(jié)構(gòu)，類囊體的存在增大了葉綠體的膜面積，從而增大了受光面積。植物類囊體膜上分布著多種色素蛋白復合物和脂質(zhì)，但脂質(zhì)成分中大約一半是糖脂質(zhì)，主要包括雙半乳糖甘油二酯(DGDG)、硫代異鼠李糖甘油二酯(SQDG) 和單半乳糖甘油二酯(MGDG)。這些膜脂對植物光合作用和生長發(fā)育至關重要，深入了解植物類囊體膜中主要脂質(zhì)結(jié)構(gòu)、功能及其生物合成，有助于闡明光合作用光能及物質(zhì)轉(zhuǎn)化的調(diào)控機理。

拜譜生物全新推出PLT5500植物高通量靶向脂質(zhì)組產(chǎn)品，多針檢測5500+脂質(zhì)分子，其中植物類囊體膜上主要糖脂質(zhì)1000+，提供絕對定量數(shù)據(jù)和豐富的數(shù)據(jù)分析內(nèi)容，為一線科研工作者探究脂質(zhì)在植物研究中的重要作用提供支持。歡迎大家咨詢!

植物靶向脂質(zhì)自建數(shù)據(jù)庫：5500+

技術優(yōu)勢

項目流程

項目經(jīng)驗（部分）

應用方向

一、案例分析

脂質(zhì)與非生物脅迫

文章題目：Mechanisms of Spirodela polyrhiza tolerance to FGD wastewater-induced heavy-metal stress: Lipidomics, transcriptomics, and functional validation

發(fā)表雜志：Journal of Hazardous Materials IF：12.2 2024

與陸生被子植物不同，淡水水生被子植物浮萍(Spirodela polyrhiza)直接生長在水中，對重金屬脅迫有明顯的反應。植物在重金屬脅迫下積累代謝物，包括脂質(zhì)和碳水化合物，但它們?nèi)绾纹胶獯x物水平尚不清楚，介導重金屬脅迫反應的基因網(wǎng)絡仍不清楚。本研究表明，煙氣脫硫（FGD）廢水誘導的重金屬脅迫降低綠素含量，抑制了生長，減少了膜脂的生物合成，并刺激了膜脂的降解，導致甘油三酯和碳水化合物的積累。在FGD廢水處理裝置中，單半乳糖二?；视?/span>的降解產(chǎn)物主要是多不飽和脂肪酸(18:3)，被摻入三?；视椭小⑴c早期脂肪酸生物合成、β-氧化和脂質(zhì)降解的基因上調(diào)，而參與角質(zhì)層蠟質(zhì)生物合成的基因下調(diào)。轉(zhuǎn)錄因子基因WRINKLED3 (SpWRI3)在FGD廢水處理植株中表達上調(diào)，其異位表達增加了轉(zhuǎn)基因擬南芥對FGD廢水的耐受性。轉(zhuǎn)基因擬南芥在脅迫下谷胱甘肽含量增加，丙二醛含量降低，表明SpWRI3基因參與了浮萍對FGD廢水重金屬脅迫的耐受。這些結(jié)果為提高植物對重金屬脅迫的耐受性提供了基礎。

圖1 文章技術路線

（圖源：Muthan, Bagyalakshmi et al., J Hazard Mater. 2024）

圖2 (A)煙氣脫硫廢水重金屬脅迫降解單半乳糖基二?；视?MGDG)和雙半乳糖基二酰基甘油(DGDG)，并隨后將18:3游離脂肪酸摻入TAG的示意圖。(B)淀粉降解、碳循環(huán)和淀粉粒度增加的示意圖。

（圖源：Muthan, Bagyalakshmi et al., J Hazard Mater. 2024）

脂質(zhì)與生長發(fā)育

文章題目：LIPID TRANSFER PROTEIN4 regulates cotton ceramide content and activates fiber cell elongation

發(fā)表雜志：PLANT PHYSIOLOGY IF：7.4 2023

細胞伸長是植物生長發(fā)育的基本過程。研究表明，脂質(zhì)代謝在細胞伸長中起重要作用；然而，相關的功能機制仍然是未知的。在這里，文章報道了棉花(Gossypium hirsutum)脂質(zhì)轉(zhuǎn)移蛋白4 (GhLTP4)通過提高神經(jīng)酰胺(Cers)含量和激活生長素反應途徑來促進纖維細胞伸長。此外，生長素含量和吲哚-3-乙酸(IAA)反應基因的轉(zhuǎn)錄水平在GhLTP4過表達的棉纖維中顯著增加。Cers的外源施用促進了纖維伸長，而NPA（N-1-萘二酸，一種極性生長素運輸抑制劑）抵消了這種促進作用，表明IAA在Cers的下游發(fā)揮調(diào)節(jié)纖維伸長的功能。研究結(jié)果為脂質(zhì)和生長素信號通路之間的復雜相互作用提供了見解，以促進植物細胞伸長。

圖3 WT和GhLTP4轉(zhuǎn)基因品系10-dpa纖維的脂肪酸和脂質(zhì)分析

（圖源：Duan, Yujia et al. , Plant Physiol. 2023）

圖4 GhLTP4調(diào)控棉纖維細胞伸長的模式圖

（圖源：Duan, Yujia et al. , Plant Physiol. 2023）

脂質(zhì)與植物營養(yǎng)

文章題目：Shotgun lipidomics reveals the changes in phospholipids of brown rice during accelerated aging

發(fā)表雜志：FOOD RESEARCH INTERNATIONAL IF：8.1 2023

糙米具有較高的營養(yǎng)價值，越來越受到人們的關注；然而，糙米在老化過程中磷脂分子種類的變化卻知之甚少。本研究采用脂質(zhì)組學研究了4個糙米品種(2個粳稻品種和2個秈稻品種)在加速老化過程中磷脂分子種類的變化。共鑒定出64種磷脂分子種類，其中大多數(shù)富含多不飽和脂肪酸。對于粳稻，磷脂酰膽堿(PC)、磷脂酰乙醇胺(PE)和磷脂酰甘油(PG)在加速老化過程中逐漸減少。然而，在加速老化過程中，秈米中的PC、PE和PG含量沒有表現(xiàn)出差異。

在加速老化過程中，從四種糙米中篩選出顯著不同的磷脂分子種類。基于這些顯著不同的磷脂，描述了加速老化過程中包括甘油磷脂代謝和亞油酸代謝在內(nèi)的代謝途徑。本研究結(jié)果有助于解釋加速老化對糙米磷脂的影響，并有助于理解磷脂降解與糙米劣變之間的關系。

圖5 磷脂分子種類的柱狀圖及熱圖

（圖源：Huang, Shanshan et al. ,Food Res Int. 2023）

圖6 脂質(zhì)組學數(shù)據(jù)多元統(tǒng)計分析及通路富集分析

（圖源：Huang, Shanshan et al. ,Food Res Int. 2023）

二、拜譜小結(jié)

脂質(zhì)是生命有機體中一類難溶于水而易溶于氯仿、醇、醚等非極性有機溶劑的重要化合物，可以參與并調(diào)節(jié)多種生命活動，并且在植物應答非生物脅迫 (鹽脅迫、干旱脅迫和溫度脅迫等) 過程中發(fā)揮著重要生理功能。但長期以來，對于脂質(zhì)的研究多集中于動物細胞和醫(yī)學領域，卻疏于關注植物研究領域。拜譜生物隆重推出PLT5500植物高通量靶向脂質(zhì)組產(chǎn)品，結(jié)合組學技術，在多個層面對脂質(zhì)應答逆境脅迫的分子調(diào)控網(wǎng)絡進行研究，從而更加全面系統(tǒng)地揭示植物脂質(zhì)應答逆境脅迫機理。拜譜生物作為國內(nèi)領先的多組學公司，可提供完善成熟的蛋白組學、代謝組學、轉(zhuǎn)錄組學等多組學產(chǎn)品技術服務體系。敬請咨詢！

參考文獻

1.Muthan B,Wang J,Welti R, et al. Mechanisms of Spirodela polyrhiza tolerance to FGD wastewater-induced heavy-metal stress: Lipidomics, transcriptomics, and functional validation. J Hazard Mater. 2024;469:133951. doi:10.1016/j.jhazmat.2024.133951

2.Duan Y,Shang X,He Q, et al. LIPID TRANSFER PROTEIN4 regulates cotton ceramide content and activates fiber cell elongation. Plant Physiol. 2023;193 (3):1816-1833. doi:10.1093/plphys/kiad431

3.Huang S,Zhang D,Wang Q, et al. Shotgun lipidomics reveals the changes in phospholipids of brown rice during accelerated aging. Food Res Int. 2023;171:113073. doi:10.1016/j.foodres.2023.113073