【业务介绍】LC-MS非靶向代谢组学

非靶向代谢组学是一种研究生物体内代谢组成与变化的新兴生物学技术，其中LC-MS非靶向代谢组学是一种利用液相色谱-质谱联用技术（LC-MS）无偏向性地检测生物体内所有小分子代谢物的动态变化，并揭示其生理病理机制的方法。

LC-MS非靶向代谢组学采用高效液相色谱作为分离系统，以高分辨率质谱为检测系统，对样本中的代谢物进行分析检测。质谱检测主要是基于被测代谢物的质荷比（m/z）不同，选择数据依赖性扫描方式（DDA）对代谢物进行扫描，即对选定范围内质荷比的母离子进行全扫描，获得一级谱图，然后从全扫描质谱中选择的多个母离子进行二级扫描，获得二级谱图。最后使用一级谱图和二级谱图与数据库匹配进行代谢物的鉴定和定量分析。该技术具有样品前处理简单、检测范围广、分离能力强等优点，是代谢组学研究中常用的分析手段。通过LC-MS非靶向代谢组学，可全面分析生物样本中的代谢物变化，在作物育种、中药资源、植物生理病理研究中发挥重要作用，为植物科学研究提供新视角。

图1 数据依赖性扫描方式原理图（Guo et al., 2020）。

LC-MS非靶向代谢组学检测的物质类型包括碳水化合物及其代谢物、氨基酸及其衍生物、有机酸及其衍生物、核苷酸及其衍生物、生物碱类、辅酶、维生素类、激素及其相关物质、苯及其衍生物、杂环化合物等多种化合物。

图2 LC-MS非靶向代谢组学检测的物质类型图（部分展示）。

LC-MS非靶代谢组学的实验流程包括实验检测和数据分析两大部分，其中实验部分主要包括实验设计、样本准备、代谢物提取、代谢物检测，数据分析主要包括差异代谢物筛选及代谢通路分析。

图3 LC-MS非靶向代谢组学检测流程图。

1 、数据库大： 包括mzCloud、GNPS、MassBank、LipidBlast等7大数据库5W+个物质；

2 、物质 检出 数 多 ： 项目可检出1000-2000种代谢物；

3 、分析全面： 包括PCA、OPLS-DA、聚类热图、雷达图、VIP值图、火山图、KEGG分析等26项分析内容。

4 、分辨率高： 基于Orbitrap Exploris 120高分辨质谱仪，可从复杂样品的基质干扰中解析更多的目标离子。

2024年6月12日，湖北民族大学生物资源保护与利用重点实验室肖强团队在 Food Chemistry：X （IF：6.5）在线发表了题为“Accumulation patterns of flavonoids and phenolic acids in different colored sweet potato flesh revealed based on untargeted metabolomics”的研究论文。在本研究中，作者通过采用非靶向代谢组学对白色甘薯肉（BS）、橙色甘薯肉（CS）和紫色甘薯肉（ZS）的代谢物进行检测，共鉴定出4447种次生代谢物，CS与BS、ZS与BS以及ZS与CS分别有1540、1949和1931种差异代谢物。其中，黄酮类化合物和酚酸类化合物存在显著差异。进一步分析发现芍药素和飞燕草素的积累可能是甘薯果肉呈紫色的原因。本研究为甘薯功能食品的开发提供了新的理论基础和见解。

图4 不同颜色甘薯果肉中代谢物的鉴定及层次聚类分析（Wan et al., 2024）。

1、植物营养品质的研究；

2、植物生长发育的研究；

3、生物胁迫与非生物胁迫的研究；

4、物质合成通路的解析。

1 、实验周期： 20个工作日。

2 、交付标准： QC样品TIC重叠谱图好，QC样本CV值小于0.3的物质占比高于70%。

3 、交付结果包括： 完整的结题报告（包括实验方法、代谢物定性定量结果、生物信息学分析结果）和实验原始数据（raw文件）。