29個大豆品種代謝組學(xué)分析及植物分子特征數(shù)據(jù)庫的建立.pdf

1、近20年來，轉(zhuǎn)基因植物在全球范圍內(nèi)發(fā)展迅速。轉(zhuǎn)基因作物因其抗蟲、抗病、抗逆、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)等優(yōu)良性狀，得到了很好的推廣與應(yīng)用。商業(yè)化的轉(zhuǎn)基因植物以大豆、棉花、玉米、油菜這四種作物為主，此外，有20多種植物的轉(zhuǎn)基因事件已被批準(zhǔn)商業(yè)化，或仍在商業(yè)化進(jìn)程中。轉(zhuǎn)基因植物的推廣與人類健康和環(huán)境安全息息相關(guān)，轉(zhuǎn)基因育種的安全性問題一直是困擾該技術(shù)廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵問題。隨著轉(zhuǎn)基因植物的迅速發(fā)展，如何對轉(zhuǎn)基因植物進(jìn)行合理的安全性評價日益體現(xiàn)出它的重要性。本文

2、圍繞轉(zhuǎn)基因安全性評價的實質(zhì)等同性原則，利用代謝組學(xué)手段對多個自然栽培大豆品種的代謝譜進(jìn)行了分析，對轉(zhuǎn)基因安全性評價進(jìn)行了一系列的研究，并獲得了重要的研究成果。此外，本研究還提出建立一個植物種子分子特征參考數(shù)據(jù)庫來為安全性評價提供參考。
　　 為了探索利用組學(xué)方法研究轉(zhuǎn)基因植物安全性的新思路，本研究以第一代抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆GTS40-3-2（抗農(nóng)達(dá)）為例，從代謝組學(xué)層面綜合分析了具有代表性的中國大豆品種的代謝譜差異，以及相對于自

3、然品種的代謝物組分，轉(zhuǎn)基因大豆在代謝物種類與含量上的差異。在代謝組水平上，本研究以29種來自全國不同生態(tài)區(qū)的主要大豆品種作為自然變異的研究對象，以轉(zhuǎn)EPSPS大豆GTS40-3-2為代表，采取了整體的無偏向性的代謝輪廓分析方法，用GC-MS，HPLC-MS手段，共測得大豆種子中的代謝物169種。對這些代謝物在不同品種間的差異性分析表明，代謝物含量差異廣泛存在于不同的自然品種之中，轉(zhuǎn)基因大豆與非轉(zhuǎn)基因大豆之間代謝物含量的差異都基本上在自然

4、差異范圍之內(nèi)。此外對大豆種子代謝組學(xué)的研究還發(fā)現(xiàn)了大豆特有的代謝物、對大豆生態(tài)區(qū)劃分有重要作用的代謝物、代謝物和代謝物之間的關(guān)系、代謝物和表型之間的關(guān)系。這種全局的無偏向性的代謝組學(xué)研究方法比靶標(biāo)性的研究方法更能夠全面體現(xiàn)大豆種子中的代謝物成分，應(yīng)用于轉(zhuǎn)基因大豆的安全性評價時也更有可能發(fā)現(xiàn)非預(yù)期效應(yīng)。
　　 為了使轉(zhuǎn)基因植物的安全性評價有一個客觀的量化的參考，本研究設(shè)計了一個植物種子分子特征數(shù)據(jù)庫。這個數(shù)據(jù)庫包含了四種作物（水稻

5、、大豆、玉米、小麥）的栽培品種的種子在四個組學(xué)水平（基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白組、代謝組）上的實驗數(shù)據(jù)。通過綜合不同栽培品種間的數(shù)據(jù)，找到一個不同栽培品種各個組學(xué)表達(dá)量的安全變化范圍，為這四種作物轉(zhuǎn)基因的安全性評價提供依據(jù)。用戶可以在本數(shù)據(jù)庫中提交這四種作物栽培品種的實驗數(shù)據(jù)，幫助我們擁有更廣的數(shù)據(jù)來源，使計算出的安全變化范圍更加客觀，更能代表整體栽培品種品種間的變化范圍;用戶還可以提交轉(zhuǎn)基因品種標(biāo)準(zhǔn)化后的實驗數(shù)據(jù)，通過本數(shù)據(jù)庫與其他栽培品種