拟南芥作为植物生命科学研究的模式植物被广泛应用。基于超高效液相色谱(UPLC)和质谱(MS)的脂质组学技术可以用于分析拟南芥模型中的脂质代谢产物，识别差异调节的脂质，促进植物科学机制研究，并发现脂质标志物。
研究植物细胞膜中脂质合成的脂质组学和转录组学(1)
温度和光照是影响植物甘油脂代谢活性的重要因素。低温条件刺激甘油脂的去饱和。另一方面，高温可诱导细胞膜脂质上甘油三酯的合成。脂肪酸的合成在黑暗条件下受到限制，而在强光条件下则增加。此外，对甘油糖脂代谢活性的调控，通过影响植物细胞膜脂的掺入，进一步保证了在新的环境刺激下仍具有良好的生理生化活性。本文采用一种新的多元统计建模方法O2PLS，探讨了转录水平的表达在光照和温度条件变化时如何调节细胞膜脂质合成。
O2PLS潜在变量的特征。
结果显示，大多数脂质组学是噪声(高达67.6%)，而O2PLS可以在单个组织学中降低噪声的影响。基于o2pls的分析聚焦于脂代谢的转录调节网络，揭示植物通过转录重塑来应对环境因子的变化。通过敲除方法验证了关键基因对脂质代谢的调控。基于甘油糖脂代谢鉴定了5个关键基因，验证了环境改变下关键基因对脂代谢的影响。
例2:拟南芥脂质组学研究揭示了热胁迫的响应机制(2)
由于气候变化，陆生植物通常会受到热胁迫。热胁迫增加了细胞膜的流动性，因此植物进化出了一套调节机制，通过改变细胞膜的脂质组成来提高其稳定性，从而有效地抵御热胁迫。
在之前的研究中，作者通过脂组学研究发现，热应激导致叶绿体中含有多不饱和酰基的MGDG等甘油脂含量下降，而含有18:3脂肪酸酰基链的PC、DAG和TAG含量增加。转录组数据还表明，热应激诱导的基因参与了脂质代谢过程，如脂肪酸的合成、分解代谢和β-氧化。因此，作者推测在热胁迫诱导的叶绿体中也存在一些编码脂肪酶的未知基因。在热应激下，它们参与叶绿体甘油脂18:3的分解代谢释放，并促进含18:3的TAG的合成。
本研究首先在基因水平上寻找脂肪酶表达的差异，然后选择HIL基因进行深入研究，通过脂质组学分析进一步确定HIL的作用机制。
利用脂质组学技术比较了野生型、hil1突变型和互补型hil1 / hil1叶片的甘油苷组成。拟南芥叶片中共检测到96种脂质分子，所有样本种均检测到62种。34:6-MGDG和34:6-DGDG表现出类似的趋势，36:6-PC, 36:6-PE和54:9-TAG也表现出类似的趋势，如图所示。在热应激下，含18:3的脂质分子重构发生在34:6-MGDG, 34:6-DGDG, 36:6-PC, 36:6-PE和54:9-TAG之间，这一过程部分由HIL1的功能介导。
热胁迫下野生型、T-DNA插入突变体和补体植物叶片中甘油脂的特征种类。
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资源
- Szymanski, J.， Brotman, Y.等人(2014)。拟南芥基因表达与膜脂组成的关联。植物学报，26(3)，915-928。
- Higashi, Y.，冈崎，Y.等人(2018)。热诱导LIPASE1在热胁迫下通过释放α-亚麻酸重构拟南芥叶片中的叶绿体单乳糖基二酰甘油。植物细胞，30(8)，1887-1905。