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食品组学| QE Plus 在铁酸锰纳米材料诱导的番茄早开花分子机制研究的应用

来源：赛默飞色谱与质谱中国分类：动态 2023-10-18 12:42:02 16阅读次数

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刘甜

目前，高分辨液质联用系统被广泛应用于代谢组学和食品组学的相关研究领域。农产品中营养物质复杂，通过液质联用系统可以高通量地对农产品样本中的代谢物实现快速定性、定量分析，实现农产品的营养成分表征、差异分析、产地溯源、生长储存过程中的营养成分变化、营养成分作用机制等分析目的，为农作物培植、储存条件优化提供思路。

本次分享的文献为江南大学Le Yue，Yan Feng等老师团队，采用定制化的铁酸锰 (MnFe₂O₄) 纳米材料，考察诱导番茄提早开花的分子机制。2022年发表于ACS Nano(2022年影响因子17.10)上，文献题目为：Molecular Mechanisms of Early Flowering in Tomatoes Induced by Manganese Ferrite (MnFe₂O₄) Nanomaterials。

纳米材料在增强农业生产能力方面展现除了巨大潜力。本文作者应用定制铁酸锰(MnFe₂O₄)纳米材料对于开花前的番茄植株进行了叶面喷施处理，使叶片中的叶绿素含量增加20%，并显著上调了叶片中铁氧化还原蛋白、PsaA 和 PsbA的表达水平，光合效率显著提高。MnFe₂O₄纳米材料不仅使番茄开花期提前、提高了生殖期花粉活性和胚珠大小，单株结果数、单果重量和单株果重均显著提高；田间试验表明番茄总产量增加了84.1%。同时，应该高分辨液质联用系统进行的代谢组学分析结果表明，番茄果实的营养价值也有提升。

番茄果实的代谢组学分析前处理、仪器方法

将新鲜番茄果肉置入液氮内进行均质处理，并使用甲醇/水 (80/20，v/v) 溶液进行提取。提取物经超声、离心处理后，取上清溶液置于真空旋转蒸发器中旋转干燥。使用甲醇/乙腈/水 (4/4/2，v/v/v) 溶液复溶样品，离心后取上清进行LCMS分析。

应用Thermo Scientific? Orbitrap高分辨液相质谱联用仪对番茄果实样本进行非靶向组学分析。数据采用数据依赖性二级扫描模式（full MS-dd MS²）进行分析。一级质谱分辨率设置为70000，一级质谱扫描范围为m/z 70-1050；二级质谱分辨率设置为17500，隔离窗口宽度为 1.5，碰撞能量为梯度归一化能量20%、40%、60%。

代谢组学数据分析及结果

基于化合物色谱保留时间和mzCloud及本地mzVault数据库中的标准谱图对样本中的代谢物完成鉴定。通过差异分析，发现对照组和MnFe₂O₄纳米材料处理组之间代谢特征差异明显，29种代谢物的丰度出现显著性变化，其中13种显著下调、16种显著上调。

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其中，6-磷酸葡萄糖 (G6P)作为蔗糖和果糖的代谢前体，在纳米材料处理组中含量增加了2倍，表明番茄果实中的糖类含量有增加。可溶性糖与有机酸比率（糖酸比）增加9.5%。α-天冬氨酰苯丙氨酸为甜味剂，在处理组中也显著增加了1.5倍。水杨酸 (SA) 的显著增加可以促进番茄成熟过程中挥发性代谢物的合成，这些变化对于番茄果实的风味提升具有重要作用。

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经MnFe₂O₄ 纳米材料处理后，抗坏血酸（维生素 C）含量是对照组的 1.2 倍。苯丙氨酸、桐酸、芦丁和槲皮素等有利于健康的代谢物含量均有不同程度的显著性提高。番茄素作为番茄中的主要生物碱，其含量下降76.2%。苏氨酸含量的显著性提升增强了番茄对虫害的耐受性，水杨酸甲酯和茉莉酸 (JA) 的前体物质 SA 和 12-氧代植物二烯酸的含量提高则改善了果实的抗菌性和抗虫性，因而有利于果实的保鲜和保存。

结论

通过应用Orbitrap高分辨液质联用系统对番茄果实进行代谢组学分析，比较了MnFe₂O₄纳米材料处理组与对照组的差异，从风味物质、活性营养成分等角度展示了MnFe₂O₄纳米材料对于番茄果实质量的改善效果。

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