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基于高分辨率质谱的微生物宏代谢组解析方法研究进展OA

Progress in High-resolution Mass Spectrometry-based Approaches for Microbial Meta-metabolomics

中文摘要英文摘要

深入揭示微生物代谢的调控机制与生态功能,对理解有机物地球化学循环、预测碳-气候反馈以及工程应用中调控碳流具有重要意义.微生物宏代谢组学将有机分子视为"分子群落",从群落水平整体考察代谢产物的组成与动态.高分辨率质谱技术为大规模解析有机代谢物分子信息提供了有力手段,得到的分子指纹可以借鉴生态学分析方法进行深入挖掘.然而,该领域仍面临代谢物-功能关联障碍及过程归因困难.本综述系统梳理了宏代谢组学的最新方法进展,包括生态学机制的扩展应用、分子生态网络构建及多维度分子特征分析,并剖析了当前技术局限性.最后,从发展多组学时空耦合分析、关键代谢角色识别及生态理论拓展等方面对未来研究方向进行了展望,以推动该领域成为解析生态系统功能与碳调控研究的前沿支撑.

Elucidating the regulatory mechanisms and ecological functions of microbial metabolism is crucial for understanding the carbon biogeochemical cycling,predicting carbon-climate feedbacks,and modulating carbon flows in engineered applications.Microbial meta-metabolomics conceptualizes organic molecules as a"molecular community",enabling a holistic investigation into the composition and dynamics of metabolites at the community level.High-resolution mass spectrometry has emerged as a powerful approach for large-scale profiling of organic metabolites,and the resulting molecular fingerprints can be deeply explored by leveraging ecological analytical frameworks.However,challenges remain in linking metabolites to microbial functions and attributing metabolic processes.This review systematically summarizes recent methodological advances in meta-metabolomics,including the extended application of ecological mechanisms,the construction of molecular ecological networks,and multi-dimensional molecular profiling,while also highlighting current technical limitations.Looking forward,integrating multi-omics spatiotemporal analyses,identifying key metabolic roles,and extending ecological frameworks will be critical for establishing this field as a frontier in understanding ecosystem functions and carbon regulation.

杨兴盛;李春格;胡秋龙;邓晔;伍绍龙;冯凯;王尚;彭玺;赵博;刘明倩;顾松松;何晴

中国科学院生态环境研究中心,北京 100085||中国科学院大学,北京 100049中国科学院生态环境研究中心,北京 100085湖南农业大学,长沙 410128中国科学院生态环境研究中心,北京 100085||中国科学院大学,北京 100049中国烟草总公司湖南省公司,长沙 410004中国科学院生态环境研究中心,北京 100085||中国科学院大学,北京 100049中国科学院生态环境研究中心,北京 100085||中国科学院大学,北京 100049中国科学院生态环境研究中心,北京 100085||中国科学院大学,北京 100049中国科学院生态环境研究中心,北京 100085||中国科学院大学,北京 100049中国科学院生态环境研究中心,北京 100085||中国科学院大学,北京 100049中国科学院生态环境研究中心,北京 100085||中国科学院大学,北京 100049中国科学院生态环境研究中心,北京 100085

宏代谢组生态过程分子生态网络分子特征

meta-metabolomicsecological processesmolecular ecological networkmolecular feature

《生物技术通报》 2026 (5)

5-15,11

国家科技重大专项"深地复杂地质环境与微生物适应条件"(2024ZD1000601),中国烟草总公司重点研发项目(110202402009)

10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2026-0429

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