基于非靶向代谢组学的红花大金不同生育期烟叶代谢图谱差异分析

  目的  为分析不同生育期烟草烟叶代谢图谱差异。  方法  以烟草品种红花大金元为研究对象,采集团棵期、现蕾期和成熟期烟叶样品,利用LC-QTOF/MS进行代谢指纹图谱检测,利用统计分析方法对差异代谢物进行筛选,基于Spearman相关分析计算代谢物之间的相关性系数,利用MetaboAnalyst软件进行代谢通路富集分析。  结果  （1）不同生育期烟草样品代谢图谱存在明显差异,共鉴定出245个差异代谢物,其中类黄酮、有机酸、氨基酸、核苷、生物碱、脂类等物质种类最多。（2）烟碱及其衍生物,如烟碱-1-氧代、麦斯明、假木贼碱、马钱子碱、新烟碱、2, 3'-二联吡啶,均随烟草生育期而逐渐累积,而与烟碱合成相关的前体物质,如精氨酸、亚精胺、腐胺、羟基丁酸等,均随着生育进程逐渐减少,且与烟碱含量显著负相关。（3）与次级代谢物合成相关氨基酸和有机酸等物质在团棵期或现蕾期含量较多,而在成熟期含量较低,与成熟期次级代谢物合成有关。（4）大部分类黄酮和酚酸组分在成熟期时含量较高,可以提高烟草抗病和抗逆能力。（5）相关性分析发现,烟碱含量与谷氨酸、泛酸、吡哆醛、蜜二糖、3-羟基邻氨基苯甲酸和顺式玉米素-o-葡萄糖苷等物质显著正相关,可能是调控烟叶中烟碱含量的重要标志物。  结论  基于代谢组学揭示了不同生育期烟草代谢物变化规律,为优质烟草育种及品质分析提供技术支撑。      

福建尤溪烟叶香韵风格的感官辅助凝胶色谱分析

  目的  分析福建尤溪烟叶香韵风格、重要致香成分及其内在关系。  方法  采用感官辅助凝胶色谱法（GPC）分离烟叶浸膏,筛选出其关键香韵特征组分,使用全二维气相色谱-飞行时间质谱联用法（GC×GC-TOF MS）分析各关键组分的重要致香成分。  结果  ① 烟叶浸膏可筛选出4个对香韵风格贡献度大的关键组分,各组分能按清甜香、干草香和焦甜香等香韵区分开,较好的反映出福建尤溪烟叶的香韵风格;②各组分重要致香成分及含量分布与感官评价结果吻合。  结论  香韵风格的感官评价辅助凝胶色谱分析可用于香韵风格与致香成分的内在关系分析研究。      

山兰米醋发酵过程中理化指标及挥发性风味物质的变化规律

以山兰黄酒为原料,添加醋酸菌发酵制备山兰米醋,分析测定其理化指标,并采用HPLC法和顶空固相微萃取气质联用法测定山兰米醋发酵过程中的游离氨基酸、有机酸和风味代谢物,分析其发酵过程中的变化规律。结果表明,山兰米醋发酵期间理化性质变化较大,发酵过程中总酸含量逐渐增加,而pH值呈现缓慢下降趋势。在山兰米醋发酵过程中,共检测到27种有机酸,其中乳酸和乙酸的含量较高,是米醋中主要的有机酸成分。游离氨基酸总含量在发酵的中期较高,成品米醋中呈味分布为甜味氨基酸>苦味氨基酸>鲜味氨基酸,甜味最为明显。基于主成分分析和正交偏最小二乘法判别分析发现,发酵不同阶段的代谢物差异较大,共检测到41种差异代谢物。通过对差异代谢物的代谢途径进行分析,筛选出17条关键代谢通路,且不同环境下的微生物代谢通路的富集程度最为显著,次生代谢产物的生物合成通路、植物次生代谢产物的生物合成通路和不饱和脂肪酸的生物合成通路的富集程度最高。     

不同烘丝模式对烟丝挥发性成分影响研究

  目的  研究薄板滚筒干燥（KLD）、气流干燥（HDT）两种烘丝模式对烟丝挥发性成分的影响规律。  方法  采用吹扫捕集-多模式进样口-气质联用(P & T-MMI-GC/MS)法鉴定烟丝挥发性成分。  结果  （1）主成分分析表明不同烘丝模式对烟丝挥发性成分的影响具有规律性差异。（2）相较烘前,KLD及HDT烘后烟丝中大部分挥发性成分含量降低,明显散失,挥发性成分的散失幅度都与其沸点相关,沸点越低,散失幅度越大;HDT加工烟丝中挥发性成分的散失幅度明显大于KLD。（3）不同类别挥发性成分散失幅度也有差异。脂肪酸降解产物、挥发性有机酸及酚类,烘后散失幅度相对较大;类胡萝卜素降解产物等散失幅度相对较小。      

烤烟新品种中烟特香301特征香气物质研究

为从分子水平认识烤烟新品种中烟特香301特征香韵的香气物质基础,采用顶空-箭型固相微萃取-气相色谱质谱联用法（HS-SPME Arrow-GC/MS）测定了中烟特香301和对照品种中烟100中挥发、半挥发性香气成分,结合主成分分析（PCA）和偏最小二乘-判别分析（PLS-DA）方法分析了中烟特香301的特征香气成分。结果表明：(1)两个品种中共检测到香气物质102种,其中质体色素降解产物20种、美拉德反应产物32种、苯丙氨酸和木质素转化产物12种、西柏烷类降解转化产物2种、脂类代谢转化产物2种、氨基酸降解产物5种、其他来源降解产物29种;(2)中烟特香301与中烟100含量差异显著的香气物质有46种,包括质体色素降解产物9种、美拉德反应产物15种、苯丙氨酸和木质素转化产物4种、脂类代谢转化产物2种、氨基酸降解产物2种、其他类14种,其中41种香气物质含量增加。中烟特香301的特征香韵可能与其香气物质的大幅增加密切相关,质体色素降解产物尤其是类胡萝卜素降解产物对中烟特香301花香香韵的形成发挥主要作用。     

基于iTRAQ-PRM技术筛选不同类型土壤烤烟根系差异表达蛋白

  目的  从蛋白质水平揭示烤烟根系对不同类型土壤的响应差异。  方法  以烤烟品种K326为材料,选取石灰岩土（沙壤土）、水稻土和红壤土,测定3种类型土壤烤烟根系活力、硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）和天冬氨酸合成酶（AS）活性;利用iTRAQ技术鉴定3种类型土壤烤烟根系差异表达蛋白,对所获得的差异蛋白进行生物信息学分析,从中选择16个蛋白进行平行反应监测（PRM）验证。  结果  （1）红壤土的烤烟根系活力、NR、GS和AS活性均高于沙壤土和水稻土;（2）从水稻土vs沙壤土、沙壤土vs红壤土、水稻土vs红壤土3组对比中分别鉴定出699、650、569个烤烟根系差异表达蛋白,其中上调/下调蛋白分别为412/287、291/359和323/246个;（3）差异蛋白质主要有催化、结合、转运活性等功能;（4）差异蛋白功能富集于次生代谢产物的生物合成、代谢途径和苯丙烷类生物合成等代谢途径;（5）红壤土烤烟根系与抗逆性、碳水化合物和能量代谢、蛋白质合成等相关的差异蛋白表达均高于沙壤土和水稻土。  结论  利用iTRAQ标记技术,结合PRM验证技术筛选出不同类型土壤烤烟根系差异表达蛋白,为获取响应关键蛋白奠定基础。      

基于非靶向代谢组学分析黄桃果肉褐变过程中代谢产物的差异

以黄桃果实为试验材料,利用非靶向代谢组学研究其贮藏期间不同褐变程度果肉中的代谢物差异。采用主成分分析、聚类分析、正交偏最小二乘判别分析等方法分析不同褐变程度果肉中的差异代谢产物。结果表明:PE包装明显降低了黄桃果肉褐变指数,以无褐变的果肉为对照,共检出991种代谢物。在CK 12 d vs CK 0 d样本中,共检出206种显著上调代谢物和26种显著下调代谢物,而在PE 12 d vs CK 0 d样本中,共检出145种显著上调代谢物和58种显著下调代谢物。经HMDB通路分析,代谢物主要富集在13条通路中,其中,富集排名前6的通路分别是丙烷和聚酮化合物、脂质和类脂质分子、有机杂环化合物、有机酸及其衍生物、苯甲酸酯类、有机氧化合物。KEGG通路分析表明,代谢物主要富集在10条通路中,其中,富集排名前4的通路为其它次生代谢产物的生物合成、氨基酸代谢、辅因子和维生素的代谢通路,其它氨基酸代谢等通路。研究从代谢组学角度初步揭示了黄桃果肉褐变过程中代谢产物的差异性,为提高黄桃果实品质提供理论参考。     

赖氨酸Amadori和Heyns化合物热裂解产物对烟草风味的影响研究

  目的  比较赖氨酸Amadori和Heyns化合物的热解产物及对其烟草风味的影响。  方法  以赖氨酸和葡萄糖或果糖为原料,以偏重亚硫酸钠为催化剂、甲醇和冰醋酸为溶剂,分别合成赖氨酸的Amadori和Heyns化合物,采用在线热裂解-气相色谱/质谱联用技术(Py-GC/MS)对比了2种化合物的热解产物差异,并通过感官评吸实验比较了二者对卷烟风味的影响。  结果  （1）赖氨酸Amadori和Heyns化合物热解均能产生醛酮类、呋喃类、吡啶类、吡嗪类及吡咯类香味物质,同一类别产物的相对含量有较大差异。（2）赖氨酸Heyns化合物热解得到的风味成分数量更多。（3）赖氨酸Amadori化合物和Heyns化合物对卷烟的主要作用为增香、增浓和降低刺激,并使烟气更加流畅顺滑,赖氨酸Heyns化合物增加了卷烟白肋烟特征。  结论  赖氨酸Amadori化合物和Heyns化合物的热解产物不同,对卷烟风味的影响存在差异。      

基于非靶向代谢组学分析老面酵头传代发酵过程中的代谢差异

以老面酵头为研究对象,采用基于超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱（UHPLC-QTOF-MS）的非靶向代谢组学分析技术对老面酵头传代发酵过程的差异代谢物进行鉴定分析,并研究老面酵头传代发酵过程中的风味特征代谢物的相对含量变化和关键代谢通路。结果表明,传代发酵1代、2代和4代的代谢产物存在差异,共鉴定出54种差异代谢物,主要的差异代谢物种类为氨基酸及肽类、有机酸类和糖类。共检索到15条与差异代谢物相关性高的关键代谢通路和14种主要参与的差异代谢物,其中关键代谢物为D-麦芽糖、鞘氨醇、L-谷氨酸、纤维二糖、鞘磷脂、甘油磷酸胆碱。该研究从代谢组学角度初步揭示了老面酵头传代发酵过程的代谢产物差异性以及特征化合物,为进一步对老面酵头发酵过程中的风味调控机制提供理论依据。     

基于UPLC-MS/MS和GC-IMS技术分析采前套袋与未套袋油?果实品质差异

采用超高效液相色谱-串联质谱（ultra-high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry,UPLC-MS/MS）和气相-离子迁移谱（gas chromatography-ion mobility spectrometry,GC-IMS）技术结合多元统计分析方法，分析采前套袋对油?果实代谢产物、代谢途径以及挥发性成分的影响。结果表明，采前套袋后油?果皮和果肉着黄色。基于UPLC-MS/MS技术鉴定到604个油?果实代谢物，采前套袋改变果实代谢特征和代谢途径，筛选出显著差异代谢物58个，上调物质22个，下调物质36个；其中，与滋味相关的糖类和有机酸等物质含量差异不显著，而与滋味相关的氨基酸部分差异显著。基于GC-IMS技术鉴定到油?果实含有醛类14种、酯类5种、醇类4种、酮类3种和其他1种共27个挥发性物质，多数酯类物质在未套袋果实中含量较高，多数醇类物质在套袋果实中含量较高。采前套袋与未套袋油?果实挥发性成分具有不同的指纹图谱。基于中药数据库和已鉴定代谢物查询到199个活性成分，根据筛选标准得到37个关键活性...     

基于代谢组学分析青枯病烟田土壤代谢标志物

【目的】分析青枯病烟田和健康烟田土壤代谢物组成的差异,筛选青枯病烟田土壤代谢标志物。【方法】以青枯病烟田和健康烟田的烟株根围土壤为研究对象,采用非靶向代谢组学LC-MS/MS分析技术,对3个时期（未发病、发病中期、发病后期）土壤代谢物组成进行研究。【结果】（1）在未发病时、发病中期和发病后期,青枯病烟田和健康烟田土壤代谢物有显著差异的代谢物分别为115种、159种和105种。（2）3个时期共同差异代谢物有63种,其中正离子模式代谢物有49种,负离子模式代谢物有14种。49种正离子模式代谢物可以聚为2个大类和7个小类。（3）筛选出8种代谢标志物,分别为环巴胺（Cyclopamine）、麦芽四糖（Maltotetraose）、麦黄酮（Tricine）、凯林（Khellin）、6-(alpha-D-glucosaminyl)-1D-myo-inositol、茄啶（Solanidine）、贝磷地尔（belfosdil）、硅雄酮（Silandrone）。【结论】青枯病烟田和健康烟田土壤代谢物组成上存在较大差异,筛选出8种代谢标志物可为判别土壤感烟草青枯病状况提供一定参考。     

陈化烤烟叶片不同发酵时间微生物多样性及代谢组分析

【目的】了解不同陈化发酵时间烟叶中微生物菌群与代谢产物的关系,探究多年陈化发酵过程中微生物对烟叶发酵品质的影响。【方法】选取4个陈化发酵时间（陈化0年,1年,4年,7年）的上部烟叶（B2F）,采用Illumina高通量测序技术和UPLC-ATOF MS液质联用技术,对不同发酵时间的烟叶表面微生物多样性以及差异代谢物进行分析。【结果】相比其他陈化发酵时间,发酵4年的烟叶中微生物种类最多、多样性最高。在细菌属分类水平上,泛菌属（Pantoea）和假单胞菌属（Pseudomonas）为发酵4年烟叶的优势细菌。结合OPLS-DA模型以及数据库检索,4个发酵时期两两比较共筛选到173个显著差异代谢物,KEGG富集分析发现差异代谢物参与氨基酸代谢、脂肪酸代谢、类固醇生物合成等多条代谢途径。其中,发酵4年样本中高丰度的差异代谢物主要富集在脂肪酸降解途径。【结论】复烤烟叶在陈化发酵不同时间微生物多样性及代谢物质具有显著差异,上部叶片陈化发酵4年烟叶的内在品质最佳。     

基于高通量测序的雪茄烟叶细菌多样性与功能预测

  背景和目的  环境条件与烟叶理化性质的改变直接影响烟叶的细菌群落结构和功能。为探究海南不同产区茄衣、茄套和茄芯细菌群落组成,研究雪茄烟叶细菌群落结构及代谢功能。  方法  以海南光村、昌江、白沙和五指山4个产区茄衣、茄套和茄芯为试验材料,基于16S rRNA测序技术分析细菌群落结构,PICRUSt预测分析细菌群落的代谢功能。  结果  12个样本中共聚类2317个OTU,属于10个科。五指山产区茄套的细菌群落丰富度及多样性最高,其Chao1指数、ACE指数和Shannon指数分别为344.00、344.00和6.54。光村和五指山产区细菌群落丰富度及多样性均表现为茄衣 < 茄套、茄芯。昌江产区则表现为茄衣 > 茄芯、茄套。茄衣的主要优势菌科为葡萄球菌科,相对丰度明显高于茄套、茄芯,不同产区之间无明显差异。茄套和茄芯的主要优势菌科为肠杆菌科,明显高于茄衣,且昌江、五指山 > 光村、白沙。KEGG代谢通路分析结果表明,不同产区茄衣、茄套和茄芯细菌预测功能种类差异较小,丰度差异较大。  结论  在科分类水平上,不同产区不同用途雪茄烟叶细菌群落多样性丰富,细菌群落结构组成相似,相对丰度有所差异,葡萄球菌科、肠杆菌科是造成烟叶细菌群落结构差异的关键菌科。细菌群落代谢途径丰富,主要富集在碳水化合物代谢、氨基酸代谢和能量代谢通路中,除此之外,也较多的富集在辅助因子以及维生素代谢等通路。      

基于iTRAQ技术筛选烟叶响应衰老差异表达蛋白

  背景和目的  从蛋白质水平上揭示烟叶衰老机理。  方法  以烤烟品种K326为材料,测定烟叶未熟（IM）、适熟（WM）和过熟（OM）3个时期超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性;采用同位素相对标记与绝对定量技术（iTRAQ）鉴定3个时期烟叶响应衰老差异表达蛋白,对所获得的差异蛋白进行生物信息学分析,筛选出烟叶衰老潜在靶标蛋白。同时,选择12个蛋白进行平行反应监测（PRM）验证。  结果  （1）随着烟叶成熟度的增加,SOD、CAT、POD和APX活性逐渐降低。（2）共鉴定出4747种蛋白,过熟与未熟相比,存在321个差异蛋白,包括122个上调蛋白与199个下调蛋白。过熟与适熟相比,存在319个差异蛋白,其中124个表现为上调,195个表现为下调。适熟与未熟相比,发现223个差异蛋白质,包括125个上调蛋白和98个下调蛋白。（3）在基因本体（Gene Ontology,GO）功能注释中,差异蛋白质主要参与生物过程（代谢过程、细胞过程）、细胞组成（细胞、细胞组分、细胞器）和分子功能（催化活性）。（4）在京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG）功能富集中,差异蛋白质显著富集于代谢途径、光合作用、次生代谢产物的生物合成等。（5）PRM验证发现对比组OM vs IM,OM vs WM和WM vs IM中,分别有10/9/10个蛋白质验证结果与iTRAQ定量表现出相同的趋势。6个差异蛋白包括Q1WL43、A0A1S4DCM1、A0A1S4C433、A0A1S4AKK6、A0A1S3ZQP6、A0A140G1P2可能是烟叶衰老潜在靶标蛋白。  结论  本研究采用iTRAQ结合PRM技术,筛选出烟草叶片响应衰老差异表达蛋白,可为深入认识烟草衰老的应答分子调控机制奠定基础。      

清香型烟叶产区基因型选择

  目的  为清香型产区烤烟基因型选择提供依据。  方法  在清香型烟叶主产区云南和福建种植11个烤烟基因型,利用系统聚类方法对参试基因型常规化学成分、多酚物质、挥发性香气物质含量及感官评价得分进行单类别指标和所有指标综合的聚类分析。  结果  1）云烟116与云烟87、NC71与PVH1452、云烟110与云烟119的单类别指标及所有指标综合聚类均分别聚在相同类群,化学成分及感官质量相似性较高,其他基因型间单类别指标和所有指标综合聚类的差异较大。2）感官评价聚为Ⅰ类群的云烟116、云烟87、K326清香型风格较典型,感官质量好,相似性较高。3）茄酮、降茄二酮、正己醛、2-异丙基-5氧-己醛、寸拜醇、西柏三烯二醇（a、b、c、d）含量与感官质量显著或极显著正相关,绿原酸含量与感官质量显著负相关,这些指标在基于感官评价聚类的类群间差异具有统计学意义。  结论  云烟116、云烟87、K326清香型风格较典型,感官质量好,感官质量及多酚物质含量相似性较高,云烟116与云烟87感官质量及化学成分相似性较高。研究结果可为清香型产区基因型选择提供依据。      

云烟净油有机膜分离成分中关键香气成分与感官属性的关联系分析

[目的]研究云烟净油成分与卷烟感官指标的关联性.[方法]采用GC-MS分析云烟净油有机膜分离组分中的香气成分组成,计算ROAV值确定关键香气成分,用偏最小二乘回归分析法(PLSR)建立云烟净油有机膜分离组分的关键香味成分与感官指标的PLS模型.[结果](1)在100 kDa有机膜截留液中,有25种不同的挥发性香味物质,...     

八大香型风格新鲜烟叶代谢特征的生态成因分析

为考察生态因素对鲜烟叶代谢特征的影响,根据全国烤烟烟叶香型风格区划研究结果,按照八大香型风格,结合气象数据,分析了鲜烟叶特征代谢物(脂类化合物、含氮化合物、糖类化合物、有机酸类化合物、核酸类化合物、甾醇类化合物)与不同气象因子的相关性,并分析了各类代谢物的生态成因。结果表明,每个风格区的特征代谢物均与生态条件一定程度相关,温度、日照时数、降雨量等生态特征数据的变化可解释部分特征代谢产物的积累,表明鲜烟叶的代谢特征与环境生态条件紧密相关,其中与代谢物含量有较高相关性的气候因子为大田中后期温度和大田中后期日照时数。