中文題目：5-ASA的腸道微生物代謝降低了其在炎癥性腸病中的臨床療效

發(fā)表期刊：nature medicine

發(fā)表時間：2023

影響因子：82.9

研究背景

炎性腸病 (IBD)是一種慢性、使人虛弱的胃腸疾病，治療失敗率較高。目前尚無系統(tǒng)的方法預測對IBD療法的反應(yīng)。抗炎藥物美沙拉嗪，也被稱為5-氨基水楊酸 (5-ASA)，是IBD最常用的處方療法之一，通常在結(jié)腸內(nèi)發(fā)揮作用；然而，隨著時間的推移，超過一半的IBD患者對5-ASA沒有反應(yīng)或最終失去反應(yīng)。因此，有必要確定并消除此類治療失敗的原因。

研究思路

研究重點

1、來自IBD患者的多組學研究確定了5-ASA的使用

利用人類微生物組項目炎癥性腸病多組學數(shù)據(jù)庫（IBDMDB，http://ibdmdb.org），對79名克羅恩?。–D）或潰瘍性結(jié)腸炎（UC）患者的糞便樣本進行多組學分析，共鑒定了1036個宏基因組（MGX）、440個元轉(zhuǎn)錄本（MTX）和508個非靶向代謝組（MBX），以及283個MBX-MGX對和213個MGX-MTX對。隨后針對13名新使用5-ASA的患者來確定5-ASA在體內(nèi)直接調(diào)節(jié)的特定糞便代謝物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)5-ASA使用前后中的5-ASA和N-乙酰5-ASA水平呈顯著差異，且經(jīng)5-ASA治療后，賴氨酸合成途徑中的細菌代謝產(chǎn)物—2-氨基己二酸的含量減少，煙酸代謝也發(fā)生了顯著變化。

進一步評估微生物、宿主和其他因素對這些差異顯著的代謝物的相對貢獻，最終發(fā)現(xiàn)5-ASA的藥物水平在確定5-ASA調(diào)節(jié)代謝物水平方面具有最大的預測能力（35%），其次是微生物組特征（15%）和其他宿主因素（7%）。隨后，通過另一個獨立的IBD患者隊列中鑒定并驗證了兩種可能的5-ASA衍生物—N-丙?；?-ASA和N-丁?；?-ASA，它們的變化可以部分地由腸道微生物組來解釋。

圖1?5-ASA可直接影響糞便代謝組，并通過微生物組進行生物轉(zhuǎn)化

2、5-ASA代謝腸道微生物酶的鑒定

接下來確定參與5-ASA生物轉(zhuǎn)化的腸道微生物酶。首先對服用及未服用5-ASA的患者微生物進行轉(zhuǎn)錄組分析，最終鑒定了兩個顯著過表達的具有推定乙酰轉(zhuǎn)移酶功能的UniRef90基因簇：GNAT家族NAT（UniRef90 ID: C7H1G6）和乙酰輔酶a乙酰轉(zhuǎn)移酶（UniRef90 ID: R6TIX3），以及四個具有乙酰輔酶a乙酰轉(zhuǎn)移酶結(jié)構(gòu)域的候選基因（IDs: R6CZ24, R5CY66, T5S060和A0A1C6JPG6）。隨后將糞便樣本分為N-乙酰5-ASA高水平和N-乙酰5-ASA低/陰性水平兩組，計算與N-乙酰5-ASA相關(guān)的每個元轉(zhuǎn)錄組基因簇的敏感性和特異性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了另外7個假定的乙酰轉(zhuǎn)移酶基因簇與使用者的N-乙酰5-ASA水平呈正相關(guān)。最終得到的12個之前未被表征的候選乙酰轉(zhuǎn)移酶可分為硫解酶和?；o酶A N-?；D(zhuǎn)移酶兩組，其中?；o酶A NAT家族比硫解酶家族表現(xiàn)出更大的序列異質(zhì)性，且酰基輔酶A NAT酶幾乎都來自擬桿菌門，而硫解酶來自厚壁菌門。通過研究菌株水平的基因組，同樣發(fā)現(xiàn)了一部分普氏鐮孢菌株編碼相關(guān)的乙酰轉(zhuǎn)移酶。

圖2N-乙酰5-ASA微生物酶包括硫代酶和?；o酶A N-乙酰轉(zhuǎn)移酶

3、5-ASA失活酶生化特性的推定

為了推測硫解酶和酰基輔酶A NAT超家族具有潛在的5-ASA滅活能力，選用來自厚壁菌門的候選硫解酶CAG:176（UniRef90 ID: R6CZ24）和來自福氏假單胞菌的酰基輔酶A NAT（UniRef90 ID:C7H1G6）用于進一步的生化表征。用已知的腸道鏈球菌酶作為陽性對照，對乙?；?-ASA采用體外質(zhì)譜分析，最終證實了厚壁菌CAG:176硫解酶和F. prausnitzii酰基輔酶A NAT具有使用乙酰輔酶A乙?；?-ASA的能力。

隨后測試了硫解酶對其他含胺基異生素（包括5-ASA異構(gòu)體4-ASA、異煙肼、普魯卡因胺和肼屈嗪）的乙酰化活性，結(jié)果并未發(fā)現(xiàn)這些化合物的任何乙?；?，這表明了硫解酶的底物選擇性。此外，編碼第二個預測的硫解酶基因（R6TIX3）的Oscillibacter sp菌株KLE 1745的活培養(yǎng)物也能夠?qū)?-ASA乙酰化為N-乙?；?-ASA。

為了深入了解厚壁菌CAG:176硫解酶（FcTHL）如何乙酰化5-ASA，將FcTHL的乙?；磁潴w晶體結(jié)構(gòu)疊加在乙?；蚪饷妇w結(jié)構(gòu)上，與來自充分表征的革蘭氏陰性分枝菌（ZrTHL）的乙酰輔酶A復合。隨后將FcTHL與NAT (PDB ID: 2PFR)的晶體結(jié)構(gòu)進行比對，進一步探究厚壁菌CAG:176硫解酶的推定活性位點是否類似于腸道鏈球菌NAT的活性位點，最終揭示了活性位點區(qū)域中的半胱氨酸和組氨酸三聯(lián)體。

圖3?5-ASA在體外的乙?；钚缘淖C實

4、IBD治療失敗與5-ASA代謝酶的宏基因組攜帶有關(guān)

基于臨床服用5-ASA的個體差異性，接下來檢查12種乙酰轉(zhuǎn)移酶的存在是否與5-ASA治療失敗有關(guān)。收集39名在任何時間點接受5-ASA治療及使用類固醇患者的609份糞便樣本，使用多變量邏輯回歸模型，調(diào)整與疾病風險相關(guān)了因素-年齡、性別、吸煙狀況和IBD亞型，納入每個參與者的NAT2表型來解釋宿主遺傳，最終發(fā)現(xiàn)糞便樣本中存在4種乙酰轉(zhuǎn)移酶基因與類固醇起始風險增加顯著相關(guān)。4種乙酰轉(zhuǎn)移酶基因有三種來自硫解酶超家族，一種來自?；o酶A超家族。且較早的發(fā)病年齡和CD與UC狀態(tài)相比，同樣與開始使用類固醇的更高風險顯著相關(guān)。但未發(fā)現(xiàn)類固醇使用風險和大腸桿菌NAT的宏基因組存在聯(lián)系。

在敏感性分析中，微生物乙酰轉(zhuǎn)移酶基因數(shù)量的增加與類固醇起始風險的增加顯著相關(guān)；從未使用過5-ASA治療的患者基因家族與類固醇的使用沒有正相關(guān)。隨后使用混合效應(yīng)模型對參與者進行調(diào)整，發(fā)現(xiàn)存在三個或更多乙酰轉(zhuǎn)移酶基因也與類固醇使用風險增加相關(guān)，這在隨后在未使用類固醇的208名5-ASA使用者隊列中得到了驗證。

圖4腸道微生物5-ASA滅活乙酰轉(zhuǎn)移酶與5-ASA使用者治療失敗的更大風險相關(guān)

研究總結(jié)

本研究結(jié)果首次提供了特異性腸道代謝酶與IBD 5-ASA治療失敗之間的直接聯(lián)系，從而產(chǎn)生了直接的臨床潛力。5-ASA是UC最常用的處方藥。為了保持有效，它必須以未修飾的形式存在于結(jié)腸腔中，因此，與其他藥物不同，它在小腸中的吸收很差。5-ASA治療失敗的個體通常進展為風險更高的免疫抑制治療，而只有在必要時 (即腸道微生物組中存在修飾5-ASA的硫解酶序列)才有能力這樣做，這將為精準醫(yī)學提供有價值的生物標志物。此外，闡明微生物失活5-ASA的酶學機制可能有助于未來研發(fā)微生物特異性酶抑制劑，以增強5-ASA的療效。在本研究中，我們的數(shù)據(jù)是觀察性的；需要更多的介入研究來加強我們的發(fā)現(xiàn)，無論是通過在IBD患者中的臨床試驗還是通過單定植小鼠。目前，這些發(fā)現(xiàn)為IBD的個性化微生物醫(yī)學打開了一扇概念之窗。

研究單位：西安交通大學基礎(chǔ)醫(yī)學院院長張保軍教授團隊

期刊名：cellular & molecular immunology

影響因子：21.8

樣本類型：8-12周齡小鼠

文章采用技術(shù)：空間轉(zhuǎn)錄組測序、單細胞RNA測序（scRNA-seq）

引言

在對抗感染和腫瘤的免疫戰(zhàn)場上，記憶?CD8+?T?細胞是守護機體的「長效衛(wèi)士」，?它們能快速識別再次入侵的病原體或癌細胞，發(fā)動強力攻擊。長久以來，樹突狀細胞（DC）被認為是主導記憶?T?細胞分化的核心「指揮官」。研究人員通過整合單細胞RNA測序（scRNA-seq）和空間轉(zhuǎn)錄（BMKMANU?S1000）技術(shù)，揭示了單核細胞才是調(diào)控記憶?CD8+?T?細胞分化的關(guān)鍵「操盤手」，其奧秘藏在「細胞接觸」與「分子信號」的雙重機制中。其中BMKMANU?S1000空間轉(zhuǎn)錄組學平臺大放異彩，成為揭CCR2+單核細胞促進記憶CD8+?T細胞分化的關(guān)鍵工具。

研究背景

CD8+?T細胞在適應(yīng)性免疫中扮演著關(guān)鍵角色，能夠保護機體免受病原體感染和消除惡性細胞。當CD8+?T細胞識別到抗原后，會迅速增殖并分化為效應(yīng)CD8+?T細胞和記憶CD8+?T細胞。效應(yīng)CD8+?T細胞負責即時清除感染，而記憶CD8+?T細胞則提供長期保護，能夠在再次遇到相同抗原時迅速啟動免疫反應(yīng)。然而，單核細胞（monocytes）作為重要的髓系免疫細胞，雖在炎癥遷移中作用明確，但其是否直接參與T細胞分化尚無定論。

研究策略

動物模型與樣本制備

實驗動物：優(yōu)先選擇8-12周齡的CD45.1+/CD45.2+及OT-I轉(zhuǎn)基因小鼠

樣本制備：脾臟單細胞懸液通過機械分離和紅細胞裂解（ACK緩沖液）制備

技術(shù)手段

• 流式細胞術(shù)分析

細胞分選：從感染LM-WT的小鼠脾臟中分選出cDCs、moDCs和單核細胞等抗原呈遞細胞（APCs）

細胞刺激與培養(yǎng)：將分選出的APCs與OVA肽段體外共孵育后，過繼轉(zhuǎn)移到已接受初始OT-I+?CD8+?T細胞的WT受體小鼠體內(nèi)，或與體外刺激的初始CD8+?T細胞共培養(yǎng)

表型檢測：通過流式細胞術(shù)檢測CD8+?T細胞的分化表型，包括記憶相關(guān)標記物（如cKit、Sca1、Bcl6、TCF1和Eomes）的表達

• 空間分辨轉(zhuǎn)錄組學

樣本處理：對感染第0天和第5天的小鼠脾臟組織進行切片，并進行H&E染色以確定組織形態(tài)學特征

空間轉(zhuǎn)錄組學分析：利用BMKMANU?S1000空間轉(zhuǎn)錄組學技術(shù)對脾臟切片進行分析，揭示不同免疫細胞亞群在脾臟中的空間分布

數(shù)據(jù)整合：將scRNA-seq數(shù)據(jù)與空間轉(zhuǎn)錄組學數(shù)據(jù)進行整合，通過Seurat等工具的FindTransferAnchors和TransferData函數(shù)，將scRNA-seq中識別的細胞類型映射到空間轉(zhuǎn)錄組學數(shù)據(jù)中，實現(xiàn)細胞類型的空間定位

• 免疫熒光染色

樣本處理：對感染第0天和第5天的小鼠脾臟組織進行切片，并進行免疫熒光染色

抗體選擇：使用特異性抗體標記CD8+?T細胞、單核細胞（CCR2+）、樹突狀細胞（CD11c+）等關(guān)鍵細胞類型

結(jié)果分析：通過顯微鏡觀察并拍攝染色切片，分析不同細胞類型在脾臟中的共定位關(guān)系

• 生物信息學分析

差異基因分析：利用Wilcoxon秩和檢驗等統(tǒng)計方法，識別不同細胞亞群間的差異表達基因

通路富集分析：通過ClusterProfiler等工具對差異表達基因進行通路富集分析，揭示潛在的生物學過程

偽時間分析：利用Monocle3等工具構(gòu)建細胞分化軌跡的偽時間軸，分析CD8+?T細胞亞群在分化過程中的基因表達變化

研究結(jié)果

研究結(jié)果一：通過空間分辨轉(zhuǎn)錄組學繪制急性感染后脾組織的圖譜

為了研究免疫反應(yīng)過程中不同免疫細胞的空間分布和CD8+?T細胞分化的調(diào)節(jié)機制，研究人員通過整合單細胞RNA測序（scRNA-seq）和BMKMANU?S1000空間轉(zhuǎn)錄組（ST）技術(shù)，分析了急性感染模型中脾臟免疫細胞的空間分布與CD8??T細胞分化機制。實驗采用OT-I轉(zhuǎn)基因小鼠模型，通過李斯特菌（LM-OVA）感染誘導免疫反應(yīng)，關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)包括：1）脾臟形成7個功能集群（B細胞、T細胞、單核/巨噬細胞等）；2）感染后T/B細胞區(qū)擴大，APCs（B細胞、DC、巨噬細胞）在T細胞區(qū)外圍聚集；3）空間重組與T細胞分化（MP/TE亞群）顯著相關(guān)。多組學整合揭示了免疫微環(huán)境的動態(tài)調(diào)控機制，為理解感染中細胞互作提供了多組學視角。

研究結(jié)果二：急性感染期間效應(yīng)和memoryCD8?T細胞分化軌跡不同

為了探索CD8+?T細胞分化的空間決定因素，特別是與近端細胞的相互作用，對于急性感染模型研究人員進行了亞群分析、分化路徑分析和功能驗證，結(jié)果表明在急性感染中，IFN反應(yīng)型CD8+?T細胞和CD8+MP?細胞之間分化軌跡的不同意味著，效應(yīng)和記憶CD8+?T細胞的命運決定于免疫反應(yīng)的初始階段，而IFN應(yīng)答和MP?CD8+?T細胞分別是效應(yīng)和記憶CD8+?T細胞分化途徑的初始階段。

研究結(jié)果三：跨組織區(qū)域細胞亞群的鑒定和空間圖譜

為了研究脾臟免疫細胞在感染前后的動態(tài)變化，研究人員通過整合單細胞RNA測序（scRNA-seq）和BMKMANU?S1000空間轉(zhuǎn)錄組（ST）技術(shù)，進一步鑒定了供體和受體脾臟中的免疫細胞群。結(jié)果顯示：①細胞組成：從1.6萬細胞中鑒定出19類，包括CD8??T細胞亞群（如記憶前體和IFN反應(yīng)性細胞）及髓系細胞。②動態(tài)變化：感染后第5天，T細胞區(qū)從以初始CD8+?T細胞為主轉(zhuǎn)為記憶前體和效應(yīng)細胞主導，且單核細胞取代DC成為主要浸潤的髓系細胞。③功能提示：不同的APC和CD8+?T細胞之間的相互作用在免疫反應(yīng)和CD8+?T細胞的分化中起著重要作用。

研究結(jié)果四：單核細胞和CD8+?MP細胞的抗原依賴性共定位

為了探索不同細胞類型之間潛在的細胞相互作用，研究人員通過評估特異性免疫細胞標記物的表達、免疫熒光染色及空間轉(zhuǎn)錄組分析，檢查了第0天和第5天脾臟中CD8+?T細胞和單核細胞的空間分布。結(jié)果顯示單核細胞和CD8+?MP細胞以抗原刺激依賴性的方式在空間上共定位，表明單核細胞可能對CD8+?MP細胞的分化有關(guān)鍵影響。

研究總結(jié)

CD8+T?細胞是適應(yīng)性免疫的重要執(zhí)行者；特別是記憶CD8+?T細胞對強效和長期保護至關(guān)重要。CD8+?T細胞分化在轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控機制已被廣泛研究。然而，人們對感染過程中效應(yīng)和記憶CD8+?T細胞分化的空間要求仍然知之甚少。研究人員通過整合BMKMANU?S1000空間轉(zhuǎn)錄組（ST）技術(shù)和scRNA-seq技術(shù)，發(fā)現(xiàn)了記憶CD8+?T細胞分化的新機制，該機制涉及單核細胞和CD8+?MP細胞之間的解剖學鄰近性和TGF-β信號傳導。該研究結(jié)果闡述了記憶CD8+?T細胞命運決定的新機制，并強調(diào)單核細胞作為關(guān)鍵的APC群體，通過細胞間接觸依賴的方式在感染過程中促進記憶CD8+?T細胞的分化。

先睹為快：新一代植物廣靶定量代謝技術(shù)

本次發(fā)布的植物廣靶定量代謝組學產(chǎn)品并非簡單技術(shù)迭代，百譜生物研發(fā)經(jīng)理李天運在發(fā)布會中詳細介紹了該產(chǎn)品是針對植物研究領(lǐng)域長期存在的檢測靈敏度不足、數(shù)據(jù)庫不全、缺少內(nèi)標定量三大痛點，形成多維度解決方案，獲與會專家高度認可。

高靈敏檢測：突破微量代謝物局限

針對傳統(tǒng)技術(shù)難以捕捉植物抗逆、品質(zhì)形成過程中微量代謝物的痛點，該產(chǎn)品采用 AB SCIEX QTRAP7500 高靈敏度檢測平臺，將檢測限降低一個數(shù)量級，可精準定量低豐度植物代謝物、特殊滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)等低含量成分。即使是植物應(yīng)對脅迫時微量積累的關(guān)鍵代謝物，也能被清晰捕捉。

數(shù)據(jù)庫完整性：高達7萬種代謝物

代謝組研究的核心在于數(shù)據(jù)庫完整性，該產(chǎn)品將代謝物數(shù)據(jù)庫從傳統(tǒng) “數(shù)千種” 擴容至 “數(shù)萬種”，高達7萬種，并補充標準品多維注釋信息，使代謝物鑒定準確率大幅提升，可有效避免 “漏檢關(guān)鍵成分”“誤判物質(zhì)種類” 等問題。

業(yè)內(nèi)首發(fā)：同位素內(nèi)標定量

業(yè)內(nèi)首次在植物廣靶技術(shù)上加入同位素內(nèi)標進行定量分析平臺，擁有多種內(nèi)標選擇，能根據(jù)不同的檢測需求和化合物特性，靈活挑選合適的內(nèi)標，通過基質(zhì)內(nèi)標線性和自研算法校正，可以得到更為準確的定量結(jié)果。

SCIEX中國市場開發(fā)經(jīng)理方晶晶深度解讀了QTRAP7500設(shè)備技術(shù)的革新和優(yōu)勢，他認為：“代謝物的高通量、高靈敏和大隊列穩(wěn)定性是未來代謝組發(fā)展的重要方向”。

企業(yè)戰(zhàn)略布局：推動代謝組技術(shù)從實驗室走向田間

發(fā)布會上，百邁客生物創(chuàng)始人兼CEO鄭洪坤指出行業(yè)核心痛點：“測序能找植物的基因，但代謝組才懂它的‘品質(zhì)’！”他表示，現(xiàn)在代謝組在農(nóng)業(yè)里的用處還沒完全打開，未來要靠 “測序 + 代謝組” 組合拳，比如在育種環(huán)節(jié)通過基因篩選鎖定潛力品種，再以代謝組驗證維生素含量等品質(zhì)指標，提升育種效率與準確性。

百譜生物總經(jīng)理曹以襯公布近期發(fā)展規(guī)劃：這款植物廣靶定量代謝組學產(chǎn)品，是我們團隊潛心研發(fā)的核心成果——它打破了傳統(tǒng)技術(shù)在檢測靈敏度、數(shù)據(jù)庫覆蓋度上的局限，將成為植物研究領(lǐng)域的高效工具！未來我們將聯(lián)合頂尖設(shè)備廠商升級檢測平臺，進一步提升超微量代謝物檢測能力，為農(nóng)業(yè)科研創(chuàng)新、品種改良與產(chǎn)業(yè)升級提供關(guān)鍵支撐。

專家實踐驗證：技術(shù)落地解決產(chǎn)業(yè)實際難題

北京大學現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院王旭教授（左二）、中國科學院海洋研究所段德麟研究員（右二）、中國科學院海洋研究所張立濤副研究員（右一）

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植物研究領(lǐng)域受限于檢測靈敏度不足、代謝物數(shù)據(jù)庫不全、缺乏精準內(nèi)標定量等問題，尤其是在非模式植物研究中，微量代謝物難以捕捉、關(guān)鍵成分易漏檢誤判、定量結(jié)果準確性不足等痛點，嚴重制約了研究效率與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用進程。此次發(fā)布的植物廣靶定量代謝組學技術(shù)，針對性提出多維度解決方案。>>詳情

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植物代謝組研究伴隨著分析技術(shù)的發(fā)展和對植物代謝認識的深入而逐步開展。19世紀末，科學家開始研究植物的化學成分及其藥理作用，這成為植物代謝組研究的雛形。

1998年，Steven Oliver 在一篇關(guān)于酵母功能基因組學的綜述文章中創(chuàng)造了 “metabolomics” 一詞。此后，世紀之交發(fā)表的多篇論文闡述了代謝物譜分析在植物代謝調(diào)控等研究中的應(yīng)用潛力，這些研究主要采用非靶向分析方法，推動了多元統(tǒng)計方法在植物和細胞功能研究中的廣泛應(yīng)用。

2010年前后，植物代謝組學研究日趨成熟，高分辨質(zhì)譜技術(shù)、代謝組學成像技術(shù)和代謝組學定量分析技術(shù)等得到廣泛應(yīng)用。

2023年，中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心李軒團隊構(gòu)建了涵蓋苔蘚植物、石松植物、蕨類植物、裸子植物和被子植物五大類群的150多個植物物種的參考代謝組及其數(shù)據(jù)庫RefMetaPlant，為植物代謝及植物生理相關(guān)研究提供了關(guān)鍵支持，促進了代謝組學領(lǐng)域的數(shù)據(jù)交流共享與合作。

量溯植物代謝·解碼植物生命

從種子萌發(fā)到果實成熟，植物每一步代謝活動都暗藏“量化密碼”。植物代謝組是植物生長發(fā)育、逆境響應(yīng)及品質(zhì)形成的?“動態(tài)檔案”，而定量分析則是解讀這份檔案的關(guān)鍵鑰匙。為此，由青島百譜生物科技有限公司、北京百邁客生物科技有限公司聯(lián)合主辦的“植物廣靶定量代謝組學發(fā)布會”，將于9月17日在山東青島隆重召開。

發(fā)布會以“量溯代謝” 為核心，將系統(tǒng)揭示植物定量代謝組學在科學研究與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)中的雙重驅(qū)動力。發(fā)布會將分享基于液相色譜-高分辨質(zhì)譜（LC-HRMS）等技術(shù)的植物代謝物定量方法創(chuàng)新，詳解如何實現(xiàn)對數(shù)千種初生代謝物（如糖、氨基酸）和次生代謝物（如黃酮、生物堿）的精準定量與動態(tài)追蹤。

此外，本次發(fā)布會將匯聚來自全國的諸多杰出學者與專家，他們將以論壇交流的形式在此深入研討與溝通，共同促進代謝組學在農(nóng)業(yè)中的研究，為我國在該領(lǐng)域的科技進步貢獻卓越的智慧和力量。

出席嘉賓

鄭洪坤：百邁客生物創(chuàng)始人兼CEO

曹以襯：青島百譜生物科技有限公司總經(jīng)理

段德麟：中國科學院海洋研究所研究員

王 ?旭：北京大學現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院研究員

張立濤：中國科學院海洋研究所副研究員

方晶晶：SCIEX中國，生命科學研究市場開發(fā)經(jīng)理

李天運：青島百譜生物科技有限公司質(zhì)譜研發(fā)經(jīng)理

?會議流程

時間? ? ? ? ? ? ? ? 會議環(huán)節(jié)

14:00～14:30 ?實驗室參觀

14:30～14:35 ?歡迎詞

14:35～15:05 ?從“廣篩”到“精量”:植物廣靶定量代謝組技術(shù)–解鎖植物代謝研究全新維度

15:05～15:35 ?SCIEX定量質(zhì)譜驅(qū)動高覆蓋靶向代謝組學研究

15:35～15:45 ?產(chǎn)品發(fā)布儀式

15:45～16:30 ?主題討論會

16:30～17:00 ?新品煥新&互動贏好禮

新品煥新·互動贏好禮

為方便更多同仁參與，屆時將開啟線上同步直播。本次發(fā)布會特別為線上同仁打造 “專屬福利環(huán)節(jié)”，讓您在云端參會也能收獲滿滿、驚喜不斷！

• 將帶來植物代謝組學核心產(chǎn)品深度拆解—— 不僅詳細講解產(chǎn)品功能與技術(shù)優(yōu)勢，更會結(jié)合科研場景、產(chǎn)業(yè)需求，精準匹配您的實操難點與痛點，幫您快速判斷產(chǎn)品如何助力研究與生產(chǎn)；

• “互動贏好禮” 重磅福利同步上線！只需在直播間實時參與交流：無論是針對技術(shù)/產(chǎn)品提出疑問、圍繞話題分享觀點留言，還是搶答專家拋出的關(guān)鍵問題，只要積極融入答疑討論，就能獲得抽獎資格，贏取多重豐厚精美大獎。讓您在吸收行業(yè)前沿干貨的同時，輕松抱走驚喜好禮，線上參會也能 “滿載而歸”！

歡迎各界人士關(guān)注“百邁客生物”視頻號，積極報名預約共赴這場植物代謝組學的學術(shù)盛宴！

本次調(diào)研由北京科技創(chuàng)新促進中心黨委書記李萍帶隊，科技服務(wù)業(yè)部部長付文均、城市科技部部長曲宏，以及北京醫(yī)藥健康科技發(fā)展中心前沿部部長李潛等領(lǐng)導共同參與；百邁客生物聯(lián)合創(chuàng)始人王瑞、財務(wù)負責人蔣躍征等陪同接待，并與調(diào)研團隊進行座談交流。

座談會上，王瑞首先對市科委領(lǐng)導一行的到來表示熱烈歡迎，并圍繞百邁客生物的發(fā)展歷程、核心業(yè)務(wù)板塊、核心技術(shù)優(yōu)勢，以及未來在基因科技領(lǐng)域的長期戰(zhàn)略布局作詳細介紹。她強調(diào)，百邁客生物始終以?“技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動產(chǎn)業(yè)發(fā)展”?為核心理念，深耕生命科學領(lǐng)域，致力于為生命科學領(lǐng)域提供高質(zhì)量的產(chǎn)品與服務(wù)。

隨后，市科委各位領(lǐng)導結(jié)合各自分管領(lǐng)域，針對百邁客生物的發(fā)展痛點與未來方向，提出了兼具專業(yè)性與指導性的建議：

此次調(diào)研不僅深化了市科委對百邁客生物發(fā)展現(xiàn)狀與核心需求的精準了解，更為企業(yè)后續(xù)在政策對接、資源整合、戰(zhàn)略規(guī)劃等方面提供了明確的方向和支持等方面提供了明確的方向指引與支持。百邁客生物將以此為契機，進一步加強與政府部門的常態(tài)化溝通協(xié)作，加速科技創(chuàng)新與成果轉(zhuǎn)化，為推動北京國際科技創(chuàng)新中心建設(shè)、助力基因科技行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展積極貢獻企業(yè)力量。

發(fā)表時間：2024年12月

合作單位：農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)環(huán)境保護研究所

發(fā)表期刊：Journal of Hazardous Materials（IF 8.9）

研究背景

塑料污染現(xiàn)狀嚴峻且向納米級轉(zhuǎn)化：塑料已成為現(xiàn)代生活不可或缺的材料，但大量塑料廢棄物造成了全球緊迫的環(huán)境問題，在水、海洋生物、人類排泄物甚至極地沉積物等多種介質(zhì)中均有檢出。環(huán)境風化作用使塑料碎片逐漸分解為微塑料（<5μm）和納米塑料（<1μm），其中納米塑料（NPLs）因更豐富、反應(yīng)性更強，能到達更偏遠區(qū)域并穿透活細胞，環(huán)境風險遠高于微塑料。納米塑料與抗生素抗性基因（ARGs）的關(guān)聯(lián)研究不足：已有研究表明塑料可促進 ARGs 增殖，且納米材料（如金屬納米顆粒 AgNPs、ZnO NPs）與細菌抗生素抗性進化相關(guān)，但關(guān)于納米塑料對細菌抗生素抗性的影響尚不明確。金屬納米顆粒與納米塑料在物理化學性質(zhì)和界面活性上存在本質(zhì)差異，且雖有研究指出微塑料可吸附 ARGs 加速其傳播，但納米塑料與耐藥菌共存狀態(tài)及作用機制的研究仍較零散。

粘質(zhì)沙雷氏菌的研究價值：粘質(zhì)沙雷氏菌在自然環(huán)境中分布廣泛，可定殖于水和土壤介質(zhì)，是醫(yī)院獲得性感染的重要條件致病菌，能引發(fā)肺炎、尿路感染和敗血癥等疾病，且其自身攜帶 ARGs。隨著廣譜抗生素的大量使用，該菌的耐藥性增強，對臨床治療構(gòu)成挑戰(zhàn)，因此研究納米塑料脅迫下其抗生素抗性軌跡具有重要意義。

測序策略

轉(zhuǎn)錄組測序（RNA-seq）+基因組測序

研究結(jié)論

1、納米塑料可促進粘質(zhì)沙雷氏菌抗生素抗性進化，且作用受粒徑影響：

暴露于納米塑料后，粘質(zhì)沙雷氏菌對磺胺甲噁唑（SMX）、諾氟沙星（NOR）、鏈霉素（STR）、卡那霉素（KA）等抗生素的抑菌圈逐漸縮小，ARGs 相對豐度顯著高于無納米塑料組（CK），且呈現(xiàn) “200nm 納米塑料組（T2）>600nm 納米塑料組（T1）>CK” 的規(guī)律（T2、T1、CK 的 ARGs 相對豐度中位數(shù)分別為 0.82%、0.62%、0.56%）。

隨著傳代，CK 和 T1 組的 ARGs 豐度呈下降趨勢（歸因于基因適應(yīng)性成本），但 T1 組下降幅度小于 CK 組，而 T2 組 ARGs 豐度呈上升趨勢，表明小粒徑納米塑料對細菌抗生素抗性進化的促進作用更顯著。

2、不同粒徑納米塑料促進抗性進化的機制存在差異：

600nm 納米塑料：主要通過影響細菌細胞膜通透性促進抗性。轉(zhuǎn)錄組分析顯示，其誘導的差異表達基因（DEGs）多與物質(zhì)運輸和細胞膜功能相關(guān)，如 LysE 家族轉(zhuǎn)運蛋白、ABC 轉(zhuǎn)運蛋白通透酶等表達上調(diào)，增強抗生素外排能力，進而提升細菌抗性。

200nm 納米塑料：主要通過調(diào)控細菌代謝過程增強抗性。其誘導的 DEGs 多參與氧化還原過程、羧酸代謝過程等，如硫胺素焦磷酸結(jié)合蛋白（TPP）下調(diào)導致細菌代謝受損，激活抗性相關(guān)基因表達；環(huán)氧奎奴基還原酶 QueH 上調(diào)提高細菌蛋白質(zhì)合成效率，促進外排泵等抗性相關(guān)蛋白合成。同時，200nm 納米塑料對細菌生長抑制更強，使細菌進入低代謝休眠狀態(tài)，抵抗抗生素攻擊。

3、納米塑料通過誘導基因突變增強細菌抗性：

納米塑料暴露會導致粘質(zhì)沙雷氏菌發(fā)生單核苷酸多態(tài)性（SNP）突變，且粒徑越小突變概率越高（T2 組 SNP 純合子數(shù)量 31513 個，T1 組 31380 個）。突變基因功能主要涉及催化活性、結(jié)合、細胞膜、細胞過程和代謝過程，部分突變基因（如 HMI62_RS24365）可改變細胞膜功能，增強抗生素外排，進而提升抗性。

4、納米塑料可加速 ARGs 水平轉(zhuǎn)移，小粒徑作用更突出：

納米塑料暴露顯著提高粘質(zhì)沙雷氏菌的接合轉(zhuǎn)移頻率（T2 組 22.98%、T1 組 8.13%、CK 組 7.35%）和游離質(zhì)粒轉(zhuǎn)化能力（T2 組轉(zhuǎn)化頻率是 CK 組的 6 倍，T1 組是 CK 組的 2 倍），且轉(zhuǎn)移的質(zhì)粒攜帶多種抗性基因和外排泵基因。

分子對接顯示，納米塑料可與細菌細胞膜蛋白（如 5NUQ，結(jié)合能 – 8.54kcal/mol）結(jié)合，像 “牽引器” 一樣促進細菌間接觸；同時，納米塑料能增強細菌運動能力（T2 組細菌擴散圈最大），進一步提高 ARGs 水平轉(zhuǎn)移頻率。

結(jié)果展示

現(xiàn)在，百邁客生物細菌基因組產(chǎn)品帶著五大核心升級重磅來襲，從樣本起始量到分析周期，從組裝方式到數(shù)據(jù)應(yīng)用，全方位打破行業(yè)瓶頸，為你的科研加速！

升級 1：低建庫起始量，珍貴樣本不再 “難倒英雄漢”

??很多時候，科研中的細菌樣本來之不易 —— 可能是臨床分離的少量病原菌，也可能是環(huán)境中富集的稀缺菌株，樣本量不足往往讓后續(xù)實驗 “卡殼”。此次百邁客生物 產(chǎn)品針對性優(yōu)化建庫技術(shù)：

• ONT 平臺：建庫起始量低至 500ng / 次，無需大量擴增即可啟動實驗；
• PB 平臺：建庫起始量低至 250ng / 次，珍貴樣本也能輕松滿足實驗需求。

再也不用為 “樣本少” 發(fā)愁，讓每一份寶貴樣本都能發(fā)揮最大研究價值！?

升級 2：純?nèi)M裝，擺脫二代數(shù)據(jù)依賴，分析流程直接 “拎包即用”

傳統(tǒng)細菌基因組組裝常需依賴二代數(shù)據(jù)校正，不僅增加了實驗成本，還延長了分析周期，流程銜接中也容易出現(xiàn)問題。

百邁客生物此次實現(xiàn)僅三代組裝技術(shù)突破：無需搭配二代數(shù)據(jù)，僅憑三代長讀長優(yōu)勢，就能完成高質(zhì)量基因組組裝。更重要的是，我們已搭建好完備的純?nèi)治隽鞒?，從?shù)據(jù)下機到組裝結(jié)果輸出，全程標準化、自動化，無需你額外調(diào)試，拿到樣本即可啟動分析，大幅減少流程搭建的時間成本。

升級 3：極速周期低至 15 天，科研進度 “快人一步”

科研競爭講究 “時間就是成果”，漫長的分析周期往往會錯過最佳研究窗口。

百邁客生物通過技術(shù)優(yōu)化與流程重構(gòu)，將細菌基因組項目的整體周期壓縮至低至 15 天—— 從樣本接收、建庫測序，到組裝分析、結(jié)果交付，全程高效推進，讓你更快拿到核心數(shù)據(jù)，加速論文撰寫與項目結(jié)題。

升級 4：成功率≥98%，超高成功率，實驗放心 “不翻車”

“樣本做廢了”“數(shù)據(jù)沒出來”，是科研中最讓人崩潰的情況。百邁客生物深知實驗可靠性的重要性，通過優(yōu)化樣本提取、建庫緩沖體系等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，將細菌基因組項目的整體成功率提升至≥95% ，顯著高于行業(yè)平均提取與實驗成功率。

無論是復雜細胞壁結(jié)構(gòu)的細菌，還是低豐度樣本，我們都能最大限度保障實驗成功，讓你的科研每一步都更穩(wěn)妥。

升級 5：個性化上云功能，數(shù)據(jù)挖掘 “更懂你”

誰說數(shù)據(jù)分析不能又快又聰明？百邁客生物獨家提供個性化云上服務(wù)，秒殺絕大多數(shù)同行！涵蓋六大功能，總有一款適合您：

百邁客生物打破這一局限，推出行業(yè)稀缺的個性化上云服務(wù)，五大核心功能直擊研究痛點，讓數(shù)據(jù)挖掘更高效、更精準。

百邁客生物會將您的項目報告推送到您的云賬號下，在項目下可以直接進行個性化分析，無需再整理復雜的文件表格進行輸入，無生物學基礎(chǔ)亦可輕松拿捏基因組個性化分析。

1、通用數(shù)據(jù)庫注釋篩選

基于云平臺，你可根據(jù) “毒力基因”“耐藥基因”“代謝通路” 等研究關(guān)鍵詞，一鍵篩選目標注釋結(jié)果，無需在海量數(shù)據(jù)中手動查找；

打分參數(shù)、可靠性參數(shù)設(shè)置，均可隨性設(shè)置。

2、基因組圖譜查詢

云平臺內(nèi)置【基因組圖譜展示工具】，點擊即可查看基因組環(huán)形圖、基因位置分布等信息，直觀掌握基因組結(jié)構(gòu)（示意圖如下）

3、T3SS分泌系統(tǒng)預測

基于EffectiveT3精準預測III型分泌蛋白，致病機制研究更深入！

4、GTDB-tk分類鑒定

輸入細菌基因組序列，即可通過該工具完成物種分類，明確菌株進化地位

5、ANI分析

快速計算基因組間相似性，可選多參考基因組比對，并生成熱圖，物種界定更輕松！

6、SNP進化樹構(gòu)建

物種進化樹（?稱系統(tǒng)發(fā)育樹或?命樹）是?物學中?來描述不同物種或?物類群之間演化關(guān)系的樹狀圖。它通過分?結(jié)構(gòu)展示物種的分化過程、共同祖先及親緣關(guān)系的遠近。使?snippy軟件進?core snp 分析，基于樣本間的core snp ，使?phmyl構(gòu)建進化樹，展示?標物種與給定的菌株之前的近緣關(guān)系。

用 snippy 篩選核心 SNP，結(jié)合 phmyl 構(gòu)建進化樹，清晰展示目標菌株與參考菌株的親緣關(guān)系，助力溯源與進化分析。

從 “能做” 到 “做好”，從 “出數(shù)據(jù)” 到 “出成果”，百邁客生物細菌基因組產(chǎn)品始終以研究者需求為核心，不斷迭代升級。此次五大升級已全面落地，后續(xù)還將推出更多貼合科研場景的功能，為你的細菌研究提供更強大的技術(shù)支撐！

• 細菌基因組研究正不斷突破，百邁客生物還將持續(xù)推出更多升級服務(wù)！敬請期待！
• 無論是病原微生物研究、環(huán)境微生物組分析，還是功能基因挖掘，百邁客生物助您穩(wěn)扎穩(wěn)打、快人一步！
• 想了解更多產(chǎn)品細節(jié)，或預約樣本檢測，歡迎點擊下方按鈕，解鎖你的高效科研新方案～

BH1000時空成像系統(tǒng)

成像在空間轉(zhuǎn)錄組實驗中的重要作用

空間轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)，其核心在于將測序數(shù)據(jù)與精確的成像相結(jié)合。然而，實踐中我們有時會不自覺地將焦點過度集中在測序數(shù)據(jù)上，而忽略了同樣關(guān)鍵的成像環(huán)節(jié)。在空間轉(zhuǎn)錄組實驗的全過程中，其中有三個關(guān)鍵步驟需要成像：

結(jié)構(gòu)確認

在樣本完成質(zhì)檢并合格后，需要對研究的目標區(qū)域進行確認，可以利用BH1000進行高清（標配高品質(zhì)平場復消色差物鏡，20×物鏡，數(shù)值孔徑N.A.≥0.8,?同時最多支持拓展4個物鏡）的明場成像來進行判斷。

組織優(yōu)化

通過BH1000快速（20X，8mm*8mm,小于50S）得到高清明場圖像與高清的熒光（支持7個熒光通道,各通道有獨立傳感器，電動切換，標配明場、?DAPI、FITC和CY3）成像結(jié)果來選擇最優(yōu)的透化時間（需要選擇熒光最亮且符合相應(yīng)明場結(jié)構(gòu)無明顯逸散的梯度）

基因表達

可以利用BH1000對明場及熒光掃描過程中經(jīng)常出現(xiàn)的拼接錯誤進行校準（自主研發(fā)BMCHiper軟件，搭配自研半透半返模塊，實現(xiàn)圖像無錯校準），得到原片無錯高清的熒光圖像與原片無錯高清的明場圖像，為后續(xù)空間數(shù)據(jù)準確的定位和可視化提供基礎(chǔ)，使得復雜的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)能夠轉(zhuǎn)化為最直觀，最精準的生物學見解。

BMKMANU BH1000產(chǎn)品

BMKMANU BH1000是專門適配精準空間組學BMKMANU S系列產(chǎn)品的成像系統(tǒng)，它不僅可以實現(xiàn)各類物種及各類玻片標本的快速全切片掃描成像，還能能夠滿足百創(chuàng)空間組學中各個實驗環(huán)節(jié)的成像需求，更能搭配使用百創(chuàng)細胞分割算法，結(jié)合其輸出的原片無錯高清明場成像，原片無錯高清熒光成像實現(xiàn)精準空間單細胞分割。

產(chǎn)品參數(shù)

產(chǎn)品優(yōu)勢

用戶友好型界面，可實現(xiàn)一鍵式操作，自動對焦、自動掃描，圖像質(zhì)量優(yōu)異

50S內(nèi)可完成8mm*8mm 20X掃描，支持掃描25mm*60mm,原片明場及原片熒光成像

多層掃描：支持多景深模式和融合模式

支持多區(qū)域掃描

精準細胞分割：內(nèi)嵌圖像校準模式，可以實現(xiàn)對圖像進行校準拼接，直接輸出原片無錯圖像

七通道多色熒光

拓展應(yīng)用范圍

這是最早關(guān)于人類免疫學應(yīng)用的記錄。公元前?400?年，中國可能已有人痘苗接種預防天花的方法，到?16?世紀明朝隆慶年間，人痘接種法得到重大改進并廣泛應(yīng)用，17?世紀傳入俄國、朝鮮、日本、土耳其和英國等國家，至18世紀末結(jié)束經(jīng)驗免疫學時期，隨后免疫學又經(jīng)歷了經(jīng)典免疫學時期，近代免疫學時期，直到1965年/1968年?B細胞/T細胞的發(fā)現(xiàn)開啟了現(xiàn)代免疫學時期。

隨著免疫學的逐步發(fā)展，免疫組學技術(shù)也隨之進入了迅速發(fā)展的時期，先后發(fā)展出了標記免疫組技術(shù)、免疫組化技術(shù)、Bulk?T/BCR測序技術(shù)以及近幾年興起的單細胞T/BCR測序技術(shù)，并帶動了相關(guān)科學的進步。

2017年，張澤民院士研究組，通過大規(guī)模單細胞測序技術(shù)對肝癌相關(guān)T淋巴細胞進行分析，首次在單細胞水平上描繪肝癌微環(huán)境中免疫細胞圖譜，發(fā)現(xiàn)了肝癌免疫療法的潛在靶點，也為我們從多角度系統(tǒng)性理解肝癌T淋巴細胞特征奠定了基礎(chǔ)。（2017，Cell，Landscape of Infiltrating T Cells in Liver Cancer Revealed by Single-Cell Sequencing）

2024年，復旦大學附屬中山醫(yī)院樊嘉院士和高強教授、中國科學院上海免疫與感染研究所張曉明研究員、浙江大學基礎(chǔ)醫(yī)學院郭國驥教授合作在Science上發(fā)表了題為A blueprint for tumor-infiltrating B cells across human cancers的研究論文，結(jié)合單細胞轉(zhuǎn)錄組、 B細胞受體免疫組庫和表觀基因組的多組學數(shù)據(jù)，系統(tǒng)性地刻畫了腫瘤浸潤性B細胞的異質(zhì)性、動態(tài)分化和表觀調(diào)控機制。創(chuàng)新地揭示了腫瘤微環(huán)境中廣泛存在的EF應(yīng)答的癌種偏好性、空間定位特征、臨床意義及潛在的誘導調(diào)控機制。

但是，與逐漸成熟的單細胞T/BCR測序不同，空間T/BCR測序測序技術(shù)還一直未能有較好的測序技術(shù)產(chǎn)品去做支撐，成果尚少，現(xiàn)有的文章技術(shù)還局限于使用早期的低分辨率轉(zhuǎn)錄芯片為依托。成熟穩(wěn)定且高分辨率的空間T/BCR測序技術(shù)產(chǎn)品的缺乏限制了空間免疫組的研究。

百創(chuàng)空間全長免疫組庫測序技術(shù)?BMKMANU?S3000-VDJ

2024年12月，百邁客生物智能制造以廣受市場好評的亞細胞級S系列空間轉(zhuǎn)錄組芯片為依托，開發(fā)出了在原片上可同時捕獲3’端轉(zhuǎn)錄組信息以及全長B細胞受體（BCR）和T細胞受體（TCR）序列的空間T/BCR測序技術(shù)產(chǎn)品—BMKMANU?S3000-VDJ?，將填補這一技術(shù)產(chǎn)品的缺口。

實測案例-某腫瘤-百創(chuàng)單細胞級空間免疫組結(jié)果

BMKMANU?S3000-VDJ?技術(shù)，使用新鮮OCT包埋樣本，在分辨率為3.5μm的芯片上同一張組織切片（10μm）實現(xiàn)3’端mRNA，以及全長TCR/BCR的捕獲。利用百邁客生物智能制造獨有的圖像校準及細胞分割技術(shù)，得到單細胞級分辨率的空間轉(zhuǎn)錄組結(jié)果及單細胞級分辨率的空間T/BCR數(shù)據(jù)。

BMKMANU?S3000-VDJ??技術(shù)路線

精準空間細胞注釋

得到的單細胞級空間轉(zhuǎn)錄組結(jié)果，可以進行常規(guī)的空間轉(zhuǎn)錄組分析，并進行精準的細胞注釋。

精準細胞注釋及T/B細胞的空間分布

T/B細胞的亞群定位

對于得到的T細胞及B細胞又可以繼續(xù)進行詳細的亞群分類，同時探討亞群之前的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系以及與表型之前的關(guān)系。

T/B Cells 亞群分類，亞群空間分布及亞群發(fā)育軌跡分析

TCR/BCR?空間分布以及豐度分析

TCR和BCR的豐度分析可以揭示免疫反應(yīng)的多樣性和動態(tài)變化。例如，TCR的多樣性在腫瘤進展過程中會發(fā)生變化，早期肝癌患者的TCR和BCR均勻性更高，而晚期患者則表現(xiàn)出較低的均勻性。此外，TCR和BCR的豐度變化也可以反映免疫細胞的激活狀態(tài)和克隆擴增情況。

克隆型空間分布以及豐度分析

腫瘤樣本我們可以類比為一處具有復雜地貌的特殊地理環(huán)境，不同的環(huán)境造就了各種細胞的不同狀態(tài)，而T/B細胞在不同的“選擇壓力”下邊進行了不同的“適應(yīng)性進化”。對不同生態(tài)位的T/B細胞尤其是TCR/BCR進行測定，有助于我們?nèi)ソ沂久庖呒毎目寺∑鹪春瓦M化過程。例如，通過分析TCR的VDJ重排，可以追蹤T細胞克隆的起源和擴增過程。這種分析有助于理解免疫細胞在不同生理和病理狀態(tài)下的動態(tài)變化。

百創(chuàng)單細胞級空間全長免疫組產(chǎn)品?BMKMANU?S3000-VDJ，將幫助科研者解決整個轉(zhuǎn)錄組和組織形態(tài)學問題，實現(xiàn)人類腫瘤或其它病變組織中B細胞和T細胞克隆的高保真定位和空間譜系追蹤，將在一定程度上促進對各種臨床相關(guān)現(xiàn)象（如感染、疫苗接種和癌癥）中淋巴細胞空間動力學的理解。

Comprehensive genomic and phenotypic analyses reveal the genetic basis of fruit quality in litchi

研究背景

荔枝是東南亞一種重要的經(jīng)濟水果作物，以其獨特的風味和營養(yǎng)價值而聞名。荔枝起源于中國云南省，具有2000多年的栽培史，由于長期的自然選擇和在不同氣候及種植條件下的人工育種，孕育了豐富的種質(zhì)資源，可用于性狀持續(xù)的遺傳改良。至今已有許多工作是從表型性狀來研究和評估荔枝的多樣性，然而，相應(yīng)的遺傳變異未被充分的挖掘利用，尤其是能夠代表大量遺傳信息的核心種質(zhì)，群體遺傳結(jié)構(gòu)不清晰，許多重要育種性狀如果實大小、風味、種子大小等調(diào)控果實品質(zhì)的遺傳基礎(chǔ)仍有待深入探索。

研究內(nèi)容

該研究中對來自國家荔枝種質(zhì)資源圃（廣州）從全球收集的276份具有代表性荔枝種質(zhì)資源進行了重測序，測序深度20X，并鑒定出3450萬個高質(zhì)量的雙等位基因SNP，構(gòu)成了迄今為止荔枝（乃至整個無患子科）最全面的遺傳變異圖譜。

隨后，分析了群體結(jié)構(gòu)，在基因組水平上揭示了群體之間的遺傳變異水平和親緣關(guān)系，分析表明該群體內(nèi)存在四個主要亞群：YNG（云南亞群，來自云南野生、廣西大興的種質(zhì)）、HNG（海南亞群，來自海南和廣地博白的種質(zhì)）、FGG1, 和FGG2亞群（包含來自福建和部分廣東、廣西的種質(zhì)）。YNG的核苷酸多樣性低于HNG、FGG1和FGG2的，LD遺傳距離的大于其他三個亞群(圖1)。

圖1-荔枝群體結(jié)構(gòu)和遺傳多樣性

通過對21個果實品質(zhì)相關(guān)性狀進行表型分析，發(fā)現(xiàn)果實性狀在許多方面表現(xiàn)出極大的多樣性，例如果實大小、種子大小、糖酸含量等方面。進一步并結(jié)合全基因組關(guān)聯(lián)研究，鑒定了總計460個與果實性狀顯著相關(guān)的SNP和1,807個候選基因，其中包含大量負責調(diào)控種子和果實品質(zhì)性狀的候選基因和基因組位點，并篩選出了幾個與種子早期發(fā)育相關(guān)的候選基因。特別是，利用高效液相色譜（HPLC）方法測定了190個荔枝品種果實的糖組分和含量，隨后，以蔗糖和葡萄糖的含量作為性狀進行GWAS分析，在7號染色體上檢測到一個強關(guān)聯(lián)峰這個關(guān)聯(lián)峰位于基因LITCHI009111（LcSAI）的基因體區(qū)域內(nèi)，該基因編碼β-果糖呋喃苷糖酶，也稱為轉(zhuǎn)化酶（invertase），該酶催化蔗糖分解為葡萄糖和果糖，并通過原核表達和轉(zhuǎn)基因等方法驗證了該基因的功能。通過比較LcSAI蔗糖和還原糖種質(zhì)中的差異，開發(fā)了一個與糖組分和含量緊密連鎖的分子標記，可用于荔枝育種的早期篩選，縮短育種周期。

圖2-荔枝果實性狀表型的多樣性

圖3-LcSAI 在荔枝果實的糖分積累中的作用

研究總結(jié)

綜上所述，該研究揭示了荔枝的遺傳多樣性和群體結(jié)構(gòu)，通過全面的基因組分析和表型分析，闡明了果實品質(zhì)的遺傳基礎(chǔ)。這些發(fā)現(xiàn)為理解荔枝果實品質(zhì)的遺傳基礎(chǔ)提供了寶貴資源和知識，為進一步的遺傳改良貢獻了理論基礎(chǔ)。

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