质谱仪：研究蛋白质组的利器

作者：   来源：   时间：2007-02-07 16:43:00.0

    与人类和动物相比，植物蛋白质组学研究起步较晚，1999年国际上才有相关报道。为了推动前沿科学的研究，配合国家973项目等的实施，提升我国的科研竞争力，植物研究所在中科院知识创新工程项目的支持下，于2002年建设了植物蛋白质组学研究技术平台。该平台包括蛋白质分离、图像与数据处理和高通量蛋白质鉴定系统。
在戴绍军博士带领下，我们参观了王台研究员实验室中的用于蛋白质组学研究的技术平台。
“蛋白质组广义上是指生物体内所有蛋白质，它们通过催化不同的代谢反应，将遗传信息转变为我们能够观察到的不同性状，如高、矮等。对一个代谢过程涉及到的所有蛋白质以及它们在细胞中不同定位信息的研究，将会为动植物品质改良提供有应用前景的新基因。”戴博士介绍说。
近几年来，备受关注的人类、水稻等基因组计划的相继完成，为生物学家提供大量的分子信息，在此基础上，开展蛋白质组学研究将是全面解释生命活动规律和规模化发现重要功能基因的必然环节。
戴博士着重向我们介绍了该平台的核心仪器———毛细管液相色谱结合纳升电喷雾电离四级杆飞行时间串联质谱仪。这是一个蓝色的、体型巨大的仪器，它卧在一个长行台子上，前端竖立几个桶状物体，一条细细管子盘绕其间，后端是一个上部呈半圆形，下部呈立体型的密封大容器，整台仪器占了房间将近一半空间。
“它可以自动地从复杂的蛋白质样品中鉴定不同的蛋白质。检测时，样品首先要在毛细管液相色谱仪中进行分离，然后被分离的不同蛋白质进入质谱仪，在强大电场作用下，蛋白质被打碎成较小的多肽碎片，然后，这些多肽碎片又被打碎成组成蛋白质的基本单位———氨基酸，最后利用计算机软件对这些碎片信息进行识别和分析，完成蛋白质的鉴定。”戴博士介绍说。
这台仪器可以进行自动和手动操作。在自动状态下，通过软件控制，一次能自动完成近百个蛋白质样品的鉴定；在手动状态下，研究人员可以对每一个蛋白质样品进行精细的分析。
目前，该技术平台已经被广泛地应用于植物蛋白质组学研究的各个领域，如确定一些模式植物在发育过程中基因的表达情况；鉴定一些新的蛋白质（基因）；发掘与重要农作物高产、优质、抗逆相关的蛋白质；发掘药用植物中的特有蛋白质，为药物开发提供分子信息。
“我们这套蛋白质组学技术平台是开放式管理，不仅为植物研究所，也为其他大专院校和科研院所提供技术服务。”戴博士说。
他还介绍说，虽然我国的植物蛋白质组学研究起步较晚，但是我们国家对这一领域的研究高度重视，所以，近两年其发展非常迅速，相关的技术平台正逐步建立并不断得到完善。
结束了对植物研究所的采访，我们的心情仍难以平静，在科技竞争日益激烈的今天，想要在科学研究上有重大突破，不仅需要科研人员的刻苦钻研，还需要强大技术平台的支持！由衷地祝愿刚刚起步的植物蛋白质组学研究能够有美好的明天！
基因组学与水稻育种
生物技术的飞速发展，对植物育种技术产生了深远的影响，植物育种已进入生物技术与常规技术有机结合的第三次技术突破阶段，优良品种的选育正逐步由表现型选择向基因型选择、由形态特征选择向生理特征选择的转变。优质、高产、抗逆的有机结合已成为优良品种培育的发展目标和方向。因此，发掘具有自主知识产权的基因资源，将常规育种技术与分子育种技术相结合，培育一批集高产、优质、抗病抗逆于一身的植物超级品种，能够增强我国农产品的市场竞争力，满足21世纪我国农业稳定和可持续发展的战略需求。
水稻是我国重要的粮食作物之一，改进它的产量和品质对确保我国农业持续稳定地发展有十分重要的战略意义。“水稻重要农艺性状功能基因组学研究”项目利用功能基因组学的研究方法获得我国第一个由基因序列、表达谱和突变体等组成的水稻基因的生物信息数据库，并分离一批重要农艺性状相关的基因，为在水稻等重要农作物中实现有效地利用基因技术改善其生产性能和品质、创造新的种质资源和推动我国育种科学的进一步发展产生直接的推动作用，而且将促进植物发育生物学的发展，培养和造就一批具有国际竞争力的科学家。该项目的成果将为农业生产的第二次“绿色革命”奠定理论和技术基础。