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近日，中國科學技術(shù)大學國家同步輻射實驗室的研究團隊利用之前自行研發(fā)的解吸電噴霧電離/二次光電離(DESI/PI)質(zhì)譜成像平臺結(jié)合多孔聚四氟乙烯印跡技術(shù)，實現(xiàn)對多種植物葉片中代謝物的空間成像。研究成果發(fā)表于國際分析化學領(lǐng)域著名期刊Analytical Chemistry。

代謝活動是生命體的本質(zhì)特征和物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著生物分析技術(shù)的發(fā)展，代謝組學逐漸成為生物學研究的重要領(lǐng)域，并在植物研究中受到廣泛關(guān)注。目前已知的植物有30萬-35萬種，其產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物預(yù)計有20萬-100萬種，其中鑒定出化學結(jié)構(gòu)的植物代謝物約有20萬個。植物代謝物的成分分析和空間成像對于研究植物代謝物的生物合成、運輸、生理機制、自我調(diào)節(jié)機制及植物與生態(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)展起來的一種分子成像新技術(shù)。通過直接掃描生物樣本，可以同時獲得多種分子的空間分布特征，具有免熒光標記、不需要復(fù)雜樣品前處理等優(yōu)點。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，因此無法對葉片中的代謝物進行直接成像。

為解決這一問題，研究團隊通過印跡方法，將葉片中的植物代謝物轉(zhuǎn)移至多孔聚四氟乙烯材料上，并對印跡后的材料進行成像，以這種間接成像方式實現(xiàn)了葉片植物代謝物的質(zhì)譜成像。研究團隊在成像種使用的技術(shù)是2019年團隊自行研發(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，可通過開、關(guān)光電離源，實現(xiàn)對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百種萜類、黃酮類、氨基酸和苷類等次生代謝產(chǎn)物；負離子模式下整體代謝物信號強度可增強一個數(shù)量級。

研究團隊以茶葉為實驗對象對該印跡DESI/PI成像技術(shù)進行了驗證，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)化位點和途徑方面有巨大的潛力。

作為一門新興的學科，植物代謝組學還處于發(fā)展的初級階段，印跡DESI/PI成像技術(shù)為植物代謝組學研究提供了一種新的方法，推動了植物代謝組學的發(fā)展。

關(guān)鍵詞： 成像技術(shù) 代謝組學 聚四氟乙烯