植物能产生大量不同结构的代谢物，这些代谢物在其生长发育过程中或应对复杂多变的外界环境中发挥着许多不同的作用。植物代谢物结构和功能的多样性很大程度上是通过对代谢物基本骨架进行化学修饰而产生的。目前主要的检测方法仅针对少数几种已知的代谢修饰类型进行分析，如甲基化、糖基化和酰基化等；然而，如何基于代谢组学技术进行高通量、大规模的挖掘植物中可能的新型或未知的代谢修饰类型的研究尚未见报道。
植物代谢物分子结构的多样性主要是由于不同类型基团的数量和位置的组合导致的。近日，海南大学南繁学院（三亚南繁研究院）/热带农林学院王守创教授团队在Journal of Integrative Plant Biology（TOP一区，IF=11.4）上发表了题为“A Widely-Targeted Metabolite Modificomics Strategy for Modified Metabolites Identification in Tomato”的研究论文，在本研究中，整合三重四极杆线性离子阱质谱和高分辨质谱的高灵敏、高通量和高分辨等优点，开发了广泛靶向代谢修饰组学方法（WTMM，图1），用于检测和发现植物中各种潜在的修饰代谢物，大大提高了修饰代谢产物的检测灵敏度和鉴定效率。
本研究利用番茄作为研究对象进行了代谢修饰组学研究，获取了34000多个具有MS2信息的代谢信号。进一步利用高分辨率质谱数据，并且整合现有代谢数据库和代谢注释软件进行代谢信号的注释，建立了一个涵盖125种修饰类型和2118种代谢物的番茄WTMM数据库。随后，对WTMM方法进一步评估，发现其灵敏度、重复性以及共线度皆具有很好的效果，可以用于植物样品中修饰代谢物的大规模分析。利用WTMM策略鉴定响应番茄青枯病的代谢物，鉴定了251种叶片中的差异代谢产物，其中150种为修饰代谢产物，131种根系中的差异代谢物，其中74种为修饰代谢物。
图1 广泛靶向代谢修饰组学方法（WTMM）主要流程
总体而言，WTMM策略能够对植物代谢修饰物进行大规模检测和定量分析，该方法可以为植物代谢物种类和结构多样性的研究提供技术支撑；同时整合基因组、转录组和变异组，为解析植物代谢多样性与环境适应性的协同调控机制提供了新的研究思路。
海南大学南繁学院（三亚南繁研究院）杨君副教授和已毕业硕士陈日东（现任职美国安捷伦科技公司）为共同第一作者。海南大学南繁学院（三亚南繁研究院）/热带农林学院王守创教授为通讯作者。崖州湾国家实验室/海南大学罗杰教授对本研究给予了重要的指导和支持。本研究获得国家自然科学基金、科技部重点研发计划、中国科协青年人才托举工程、海南省重点研发项目和海南省院士创新中心平台等项目的资助。
