【摘 要】
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随着核科学与技术的发展,离子束注入技术不仅在材料改性、肿瘤治疗等领域内得到了广泛应用,而且在农业与生物学领域的辐射育种和低能离子注入介导遗传物质转化方面的应用也越来越广泛。为了进一步认识低能离子注入介导转基因技术对酵母菌代谢产物的影响,在前期研究获得离子束重组酵母菌的基础上,本研究应用靶向代谢组学与非靶向代谢组学方法,通过建立液相色谱-质谱（LCMS）和超高效液相色谱-四级杆-飞行时间串联质谱（U
【基金项目】
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国家自然科学基金（31760016和11575149）；
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随着核科学与技术的发展,离子束注入技术不仅在材料改性、肿瘤治疗等领域内得到了广泛应用,而且在农业与生物学领域的辐射育种和低能离子注入介导遗传物质转化方面的应用也越来越广泛。为了进一步认识低能离子注入介导转基因技术对酵母菌代谢产物的影响,在前期研究获得离子束重组酵母菌的基础上,本研究应用靶向代谢组学与非靶向代谢组学方法,通过建立液相色谱-质谱（LCMS）和超高效液相色谱-四级杆-飞行时间串联质谱（UPLC-Q-TOF/MS）以及核磁共振（nuclear magnetic resonance,NMR）分析技术,对不同培养时期的离子束重组酵母菌N6076及其原始菌株Kh08的胞内和胞外代谢产物进行了研究。应用代谢组学方法对离子束重组酵母菌及其原始菌株不同发酵时间点的144样本进行了测试,获得UPLC-Q-Tof/MS和NMR测试数据量168G。胞内代谢物的PLS-DA分析结果显示,离子束重组酵母菌胞内代谢物的组成和主成分分布与其原始菌株均有明显差异。UPLC-Q-Tof/MS测试结果显示,离子束重组酵母菌胞内小分子代谢物的种类平均为88种,比原始菌株增加了5种。离子束重组酵母菌在0 h与48 h的小分子代谢物的质荷比（m/z）大部分在170到850之间,96 h的小分子代谢物含有m/z大于900的化合物,其分子量大于900的小分子代谢产物的生物合成时间比原始菌株延迟了48 h。离子束重组酵母菌及其原始菌株的胞内小分子代谢产物以高丰度的脂类物质居多,二者的差异产物分别为甲羟戊酸-5-磷酸（MVAP）和胱氨酸。应用LCMS/MS对甲羟戊酸代谢途径中的甲羟戊酸（MVA）与MVAP的检测分析结果表明,离子束重组酵母菌及其原始菌株的每个发酵时间点的MVA含量无明显差别,但发酵48h时离子束重组酵母菌胞内MVAP浓度达1.32ug/m L,而原始菌株在相同发酵时间点未检出MVAP。胞外产物的研究结果显示,离子束重组酵母菌及其原始菌株差异倍数最大的产物分别为3-反式咖啡酰托曼酸（3-trans-Caffeoyltormentic acid）和3-反式咖啡酰柠檬酸（trans-3-Feruloylcorosolic acid）。在离子束重组酵母菌的胞外代谢产物的差异物分析中发现了乙酰乙酰辅酶A（Acetoacetyl-CoA）。NMR检测分析结果表明,离子束重组酵母菌胞外代谢产物的红色组分为醌类物质。本研究为进一步认识离子束重组酵母菌胞内小分子化合物的代谢提供了依据,为进一步研究离子束重组酵母菌生物合成醌类物质等次生代谢产物奠定了基础,同时为验证离子束重组酵母菌的基因组学和转录组学分析结果提供了数据支持,对进一步理解低能离子注入介导转基因对酵母菌代谢产物的影响具有重要的科学意义。
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