软件：MATLAB version7.10 主成分分析（PCA） 相关性分析：Pearson相关性系数 马尔距离：MD＝
结果与讨论
1H NMR分析 LCMS分析
标准品的NMR和LCMS响应值
样品LCMS-LCMS信号的相关性 生物学样品NMR-LCMS信号的相关性
1H
NMR分析
样品NMR-NMR信号的相关性
将取准后的蕃茄样品NMR信号强度进行相关性分析来
鉴定品系数据矩阵中有相关的NMR信号。 相关系数|r| ≥ 0.8→有相关 1008个NMR谱峰， >30000相关（置信区间α＝3.0%）
理论上不同样品中同一化合物显著相关，如蕃茄样中
的葫芦巴碱（A）、蔗糖（B）、柠檬酸（C）证明这 点。
前言
NMR和LCMS是代谢学研究的常用的技术手段。
将同一样品的NMR和LCMS谱图分析获取的代谢组学数据
统计结合，这就可以了解同一代谢物的光谱及其性质的关 系。
相关性分析是一种统计学方法，可用于建立一生物系统代
谢物信息的相互关系。 在本文中， 利用1H NMR和精确质量液相—四极杆飞行时 间质谱（LS- QTOF-MS）技术分析50种蕃茄栽培品种成熟 果实的代谢谱图。
Thank you
樱桃番茄与牛肉番茄和圆番茄的代谢差异较大，牛肉
番茄和圆番茄的代谢相似
标准品的NMR和LCMS剂量效应
六种标准品在两种方法的计量效应关系。 在NMR中，仪器响应是呈线性关系（所有共振和被测的
代谢物，相关性系数均值为1）。 新型MS检测范围更广，本实验中，其检测响应在母离子 强度达到20000个/扫描时呈线形的
氯原酸不但与其特异异 构体还和其衍生物高度 相关→蕃茄中有一系列 的氯原酸衍生物；可鉴 定复杂混合物中生物化 学高度相关的化合物； 显著（r>0.8）的LCMSLCMS相关不仅在同一代 谢物中还在化学相关的 代谢物中。 氯原酸 II (353 m/z at 14.9 min)—677 m/z at 40.7 min = [三氯原酸 acid 苯丙氨酸 (164 m/z) (341 —165 m/z) m/z —387 = 2nd m/z = [蔗糖 of +HCOOH [phenylalanine H]-, II - H]-, 677 m/z at蔗糖 39.4 min = [三氯原酸 I -isotope H]-, 515 m/z at 30.7 min =H]-, III - H]-, 683m/z =at [蔗糖 蔗糖 - H]-, [二氯原酸 515 m/z 28.6 + min =[二氯原酸 II - H]-, 515 m/z at [phenylalanine - NH3H]684 Im/z = 353 2nd isotope of [ 蔗糖 + 蔗糖 - IH]-, 27.9 147 minm/z= = [二氯原酸 - H]-, m/z at 13.2 min =[ 氯原酸 - H]-. 1,025 m/z= [蔗糖 + 蔗糖 + 蔗糖- H]-
样品LCMS-LCMS信号的相关性
3374个质谱信号，>130000明显相关（ α＝1.2% ）。
同一代谢物中质谱信号中相关度最明显的是蔗糖(r
>0.96) 。 三个化合物的分析情况：蔗糖(341 m/z)、Phe (164 m/z)和氯原酸(353 m/z, 保留时间14.9 min)。
学生：赵珊 夏常艳 王亮根 李戆敏
2008.10.26
代谢组学的定义
代谢组学( metabonomics/metabolomics) 是关于
生物体内源性代谢物质的整体及其变化规律的科 学。代谢组学的中心任务包括检测、量化和编录 生物内源性代谢物质的整体及其变化规律，联系 该变化规律与所发生的生物学事件或过程的本质。
•最大的簇A包含>50%的节点， 特征性NMR质谱为糖峰（除 8.205ppm）,随后的峰可能是 甲酸，与一系列信号高度相关， 大多糖都是这个簇LCMS信号 （游离糖、糖基化的生物碱和 皂素）。在5.375、5385和 5.395ppm处的峰相当于糖的异 头物，与该簇75%信号相关→ 蕃茄中有丰富的糖基化代谢物。 •第二大簇B为柚皮素和柚皮酮 衍生物信号。8种柚皮素和柚 皮酮衍生物可由NMR-LCMS相 关性分析法鉴别。本簇有 NMR–LCMS相关性信号：山奈 酚糖苷→黄酮LCMS和NMR信号 的显著相关 是代谢组数据的完 善又一途经。
相关性分析（可从 蔗糖在5.385ppm处 一组混杂的信号中 强特征信号 ；在3分出同一化合物的 4.5ppm处有重叠 信号） → （游离糖，糖代谢 内源代谢物鉴定变 物）→蔗糖在蕃茄 得容易 中含量高。
样品中胡芦巴碱 信号强度低→其 部分质子高度去 屏蔽化→其部分 共振区间出现空 白（如在 9.2&8.9ppm）
在0.7 < |r|<0.8的 数集中, 发现几 个有内相关性信 号的代谢产物能析技术获取的NMR/LCMS中
的化学性重有意义。 问题：由NMR/LCMS技术得出同一代谢物的数量有困 难。 展望：A.随一些技术改进，有助于基于NMR/LCMS技 术的代谢谱图分析获取的内相关信号的质量和数量的 优化。B.可用于生物标记和未知代谢物的分析和坚定
NMR分析 500 MHz Bruker AMX NMR 光谱（5mm TXI 探针，298 K） +Bruker XWIN-NMR version 2.1（傅里叶变换） LCMS分析（LC-QTOF-MS） Waters Alliance 2795系统+分析柱+ HTWaters 2996 PDA 检测器 +QTOF Ultima V4.00.00质谱 数据处理
材料和方法
50个蕃茄栽培品种（94种基因型，华盛顿的温室）
六种标准品（L-Trp，D-(+)-Glc，柠檬酸，芦丁, 氯原 酸, α-蕃茄素）
样品前处理
蕃茄切片→氮冷冻→-80℃保存→冷冻干燥→精确称取 0.3克干粉→加1.2ml甲醇→超声15min→3000g离心 5min→φ0.2μm过滤→取600μl,NMR分析→稀释4 倍,LCMS分析（4 ℃ 条件下进行）。
• 指导性(supervised)方法
偏最小二乘法为基础的分析(partial least square,PLS)
应用
在基础生命科学研究中的应用
代谢组变化的分析可以与基因或表达改变的后果联系起来，从而认识 相关基因的功能 动物宿主代谢和体内菌群代谢相关性的整合研究
在药物研发中的应用用于
药物筛选、药物毒理、药理和临床评价等诸多方面
在病理生理研究中的应用
高血压、多种肿瘤、老年骨质疏松、风湿性关节炎、可传染性脑病、 血吸虫病、应激、肠炎和克朗氏病、衰老、肠道综合征、糖尿病和肝 炎、先天性代谢疾病等疾病
营养代谢组学
表儿茶素影响动物代谢组、大豆异黄酮影响人体代谢组、长链不饱和 脂肪酸动物代谢组影响
（Intra- and inter-metabolite correlation spectroscopy of tomato metabolomics data obtained by liquid chromatography-mass spectrometry and nuclear magnetic resonance）
芳香族化 合物区
•检测方法是建立先 前报导的番茄样品 研究结果和基于NMR 的数据库。 •初级代谢物：浓度 高 •次级代谢物：种类 多
糖区
氨基酸区
LCMS分析
代谢谱图与以前报导相似（MOCO et 2006) 检测方法基于先前出版的番茄代谢组学的LCMS数据
库
NMR/LCMS数据的PCA
生物学样品NMR-LCMS信号的相关性
LCMS信号×NMR谱峰（3374 × 1008） 514个显著正相关，47个显著负相关（ α＝0.016% ，
6%的数据参与相关性配对） NMR-LCMS相关性图（ |r| ≥ 0.8 ） NMR-LCMS显著相关的网状图 观察到的NMR-LCMS变量相关性是变量间不同相互作 用的结果
作者：Sofia Moco, Jenny Forshed, Ric C. H. De Vos, Raoul J. bino, Jacques Veroort 文献来源：Metabolomics (2008) 4:202–215 DOI 10.1007/s11306-0080112-8
基于LCMS和NMR的番茄代谢组学相关 性分析

有人认为，“基因组学和蛋白质组学告诉你什 么可能会发生，而代谢组学则告诉你什么确实发 生了。”（Bill Lasley, UC Davis）
研究手段
分析方法 • 色谱-质谱联仪方法 • 磁共振波谱法 • 色谱-核磁-质谱联仪法
数据分析处理 • 非指导性(unsupervised)方法
主成分分析(principal component analysis，PCA)
Section of the correlation map of NMR–LCMS for tomato fruit: [3.005–6.995 ppm (NMR);2,900–3,100 (LCMS peak number) = (23.12–27.55 min)].Horizontally, the NMR buckets(ppm) of the samples are overlaid and vertically the LCMS peak numbers (peak numbers increase with retention time and m/z) of the samples are overlaid. In the central frame, the correlation coefficients, r, for NMR–LCMS correlations are displayed as a blue-red heat map