一粒大豆的“萌发密码”：质谱成像揭示脂质代谢新图谱蔡宗苇团队

  蔡宗苇教授团队首次结合MALDI和MALDI-2质谱成像技术，揭示大豆种子萌发时胚与子叶脂质代谢差异，解析脂质分布与代谢动态，为种子萌发机制提供新见解。

  脂质在植物种子中的分布与代谢不仅关系到能量的储存和细胞结构的维持，还在种子萌发、信号传导及胚胎发育等关键生理过程中扮演着重要角色。随着脂质组学研究技术的持续不断的发展，研究者们得以从更高的通量和更精细的空间分辨率角度，探索脂质在植物生命周期中的动态变化。尤其是在种子萌发这一高度活跃的阶段，脂质代谢的调控机制愈发受到关注。然而，传统脂质组学方法难以同时兼顾定量信息与空间分布，制约了我们对脂质在组织架构中精确功能的理解。

  ，DOI：。该研究首次结合基质辅助激光解吸电离（MALDI）和激光后电离（MALDI-2）质谱成像技术，系统研究了大豆种子萌发过程中胚和子叶的脂质代谢变化，揭示了脂质分布与代谢的动态变化规律，为理解种子萌发的生化过程提供了新的视角。大豆种子因其丰富的蛋白质和油脂含量，长期以来被广泛种植。种子萌发是植物生长的关键阶段，涉及复杂的生化变化，尤其是脂质代谢。脂质不仅是能量的重要来源，还参与细胞膜的合成和信号传导。然而，关于大豆种子萌发过程中不同结构（如胚和子叶）脂质变化的研究仍较为有限。

  传统液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）技术在脂质组学分析中具有高灵敏度，但其没办法提供脂质的空间分布信息。近年来，基质辅助激光解吸电离质谱成像技术的出现，为生物分子（如脂质、代谢物和蛋白质）的原位分析提供了强有力的工具。然而，传统MALDI技术的电离效率较低，限制了其在脂质检测中的应用。MALDI-2技术的引入，明显提高了脂质检测的覆盖率和灵敏度，为脂质代谢研究提供了新的技术手段。

  该研究首次结合MALDI和MALDI-2质谱成像技术，系统揭示了大豆种子萌发过程中胚和子叶的脂质代谢变化。通过LC-MS/MS脂质组学分析，研究之后发现胚和子叶在萌发过程中脂质变化相似，但胚的变化速度更快，具体表现为甘油酯、磷脂和甾醇水平的下降，以及溶血磷脂水平的上升。MALDI和MALDI-2质谱成像技术进一步揭示了脂质在胚和子叶中的空间分布变化，尤其是MALDI-2明显提高了多种脂质类别（如溶血磷脂和甘油酯）的检验测试数量和信号强度。研究还发现，脂质分布的变化与代谢途径的重编程紧密关联，例如磷脂酰丝氨酸水平的显著上升表明其在细胞信号传导和应激响应中的及其重要的作用。此外，LC-MS/MS与MALDI&MALDI-2技术的结合不仅扩展了脂质检测的范围，还提高了分析的准确性和全面性。该研究为种子萌发研究提供了新的技术方法，深化了对脂质代谢在种子萌发中作用的理解，并为未来作物科学和植物生理学研究提供了重要参考。

  2024年度中国化学会会士，东方理工协理副校长、理学部主任、讲席教授，并在ScholarGPS发布的高排名学者全球前0.05%顶级科学家近五年榜单中，位列质谱学全球第三、代谢组学全球第九。蔡宗苇教授长期从事质谱化学分析基础理论及其在环境、生物、药物和痕量有机污染物应用研究，特别擅长于高分辨质谱、GC-MS、LC-MS、CE-MS及其在环境、生物、药物和痕量有机污染物分析以及人体健康方面的应用研究，主要研究也是在与环境污染物相关人体健康和疾病方面。其领导的团队致力于运用质谱技术深入分析生物样本，特别是在代谢组学和疾病标志物发现方面取得了广泛应用。作为一位杰出的分析化学家，蔡宗苇教授是我国最早提出环境质谱新概念的科学家之一。他建立了一系列环境质谱分析新方法，以及基于不同电离方法的质谱成像新技术，涵盖多种动物器官和整体成像、植物原位成像和三维肿瘤细胞球成像等。他提出复杂环境污染物研究方向，开发针对复杂环境污染物的样品前处理以及质谱检测新方法：基于纳米材料负离子基质辅助激光解吸电离──飞行时间质谱分析小分子化合物方法，克服了有机物基质在低分子量区域干扰，同时亦解决传统方法中难以分析小分子化合物缺陷，开拓该方法在典型地区的环境介质中的污染特征研究。另外还

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