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近日，中國科學技術大學國家同步輻射實驗室的研究團隊利用之前自行研發(fā)的解吸電噴霧電離/二次光電離(DESI/PI)質譜成像平臺結合多孔聚四氟乙烯印跡技術，實現(xiàn)對多種植物葉片中代謝物的空間成像。研究成果發(fā)表于國際分析化學領域著名期刊Analytical Chemistry。

代謝活動是生命體的本質特征和物質基礎。隨著生物分析技術的發(fā)展，代謝組學逐漸成為生物學研究的重要領域，并在植物研究中受到廣泛關注。目前已知的植物有30萬-35萬種，其產生的代謝產物預計有20萬-100萬種，其中鑒定出化學結構的植物代謝物約有20萬個。植物代謝物的成分分析和空間成像對于研究植物代謝物的生物合成、運輸、生理機制、自我調節(jié)機制及植物與生態(tài)的相互作用具有重要意義。

質譜成像技術(MSI)是基于質譜發(fā)展起來的一種分子成像新技術。通過直接掃描生物樣本，可以同時獲得多種分子的空間分布特征，具有免熒光標記、不需要復雜樣品前處理等優(yōu)點。但常規(guī)的MALDI和DESI等軟電離技術難以穿透植物葉片表層的角質層和表皮蠟作用于葉肉組織，因此無法對葉片中的代謝物進行直接成像。

為解決這一問題，研究團隊通過印跡方法，將葉片中的植物代謝物轉移至多孔聚四氟乙烯材料上，并對印跡后的材料進行成像，以這種間接成像方式實現(xiàn)了葉片植物代謝物的質譜成像。研究團隊在成像種使用的技術是2019年團隊自行研發(fā)的解吸電噴霧電離/二次光電離(DESI/PI)質譜成像技術。

該技術的關鍵是在DESI噴霧裝置后引入一套光電離系統(tǒng)和高效離子傳輸管道，可通過開、關光電離源，實現(xiàn)對多種極性和非極性組分的高靈敏度空間成像。相比于傳統(tǒng)DESI方法，正離子模式下可新檢出多達百種萜類、黃酮類、氨基酸和苷類等次生代謝產物；負離子模式下整體代謝物信號強度可增強一個數(shù)量級。

研究團隊以茶葉為實驗對象對該印跡DESI/PI成像技術進行了驗證，在咖啡因、茶氨酸和兒茶素等茶葉代謝物研究中取得了重要成果，表明印跡DESI/PI成像技術在探索植物代謝轉化位點和途徑方面有巨大的潛力。

作為一門新興的學科，植物代謝組學還處于發(fā)展的初級階段，印跡DESI/PI成像技術為植物代謝組學研究提供了一種新的方法，推動了植物代謝組學的發(fā)展。

關鍵詞： 成像技術 代謝組學 聚四氟乙烯