一种基于膜脂质组学技术评价和预测树木死亡的方法

本发明涉及植物，特别涉及一种基于膜脂质组学技术评价和预测树木死亡的方法。

背景技术：

1、膜脂是指组成生物膜的极性脂质。在水溶剂中，极性脂的亲水头部朝向膜的外侧和水相，而疏水尾部则朝向膜的内侧，形成脂双层结构——膜。膜成为一个阻挡可溶性分子扩散的屏障，在屏障内外形成了可以进行物质和能量交换的环境与生物系统——细胞，在细胞内部形成了具有不同功能的亚细胞结构。因此膜脂分子参与了细胞内外、细胞内部的基本的和重要的功能活动。例如，参与膜的完整性(决定细胞的生死)、流动性(影响细胞膜的功能)、渗透性(影响物质交流)。

2、膜脂分子的结构可以通过极性的头基团种类、脂肪酸链的长度和所包含双键的数量和位置发生变化，而产生丰富的多样性。常见的膜脂包括磷脂(磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰甘油、磷脂酰肌醇、磷脂酸)、糖脂(单半乳糖基二酰甘油、双半乳糖基二酰甘油、双半乳糖基二酰甘油)和硫脂。不同的结构的膜脂分子的极性、不饱和度和性状不同，在膜双分子层中表现出不同的理化性质。典型的例子是糖脂，它们是质体膜的主要组成部分。由于质体主要功能是光合作用，所以植物动物和真菌的亚细胞结构中没有质体，所以它们的细胞膜脂中不含有糖脂；植物光合作用主要器官叶片的细胞膜中含有大量的糖脂，而种子和根没有光合作用的功能，仅含有少量的糖脂。

3、组学方法(-omics)能够获得生物体分子池中不同层面上的海量数据。因此，相对于非组学方法，组学方法提供了一个新的探索生物学规律的手段——对某个

4、

5、层面上多样化的分子进行集体表征(profiling)，给出分子变化的全景式视图或者样式(pattern)。脂质组学已经在探讨膜脂分子在生物发育和响应环境的样式上取得了长足的进展，并由此提供了对膜脂分子功能和机制新认识。脂质分子的样式用于评估从牲畜和家禽中所产生的食品的营养价值，分析海洋环境、海洋脂质多样性与海洋生物的生理机能关系，环境污染对动物和人类影等。

6、树木死亡是生态系统中的一种重要现象，也是森林管理的一个重要方面。在以气温上升和频繁干旱为特征的全球气候变化背景下，干旱导致的树木死亡已成为对森林健康和生态系统服务的严重威胁。阐明干旱条件下树木死亡的机制对于预测森林生态系统的变化至关重要。能够预测森林树木死亡的模型有助于进一步分析气候变化下森林死亡模式及其机制。目前尚缺乏从膜脂质这样一种与生物膜系统功能和结构稳定性密切相关的重要生物大分子层面动态评价和预测树木死亡的方法。

技术实现思路

1、为了克服背景技术中存在的问题，本发明提供了一种基于膜脂质组学技术评价和预测树木死亡的方法，基于重要生物大分子膜脂质种类与含量变化表征，从膜脂质的动态变化上为树木死亡的动态过程提供评价标准以及树木死亡的脂质响应趋势和峰值，从而准确评价和预测树木死亡。

2、为实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：

3、本发明提供了一种基于膜脂质组学技术评价和预测树木死亡的方法，具体包括以下步骤：

4、(1)在滇杨树干底部环剥剥离韧皮部诱导树木死亡，持续观察和记录树木环剥处理后死亡过程表型，得到树木死亡过程表型图。

5、(2)在树木不同时期采集环剥部位以上的叶片和韧皮部组织，提取细胞膜脂。

6、(3)由电喷雾串联质谱定量检测并分析检测步骤(2)得到细胞膜脂质组学数据，得到总膜脂含量变化图。

7、(4)将总膜脂含量变化图与树木死亡过程表型图进行比较，以膜脂质组学数据变化作为树木死亡过程的评价和预测表征。叶片及韧皮部组织总膜脂呈先升高后降低的双相响应，韧皮部组织总膜脂达到峰值前的阶段为树木可修复过程，下降阶段为树木的不可逆过程。

8、上述技术方案中，在树木膜脂监测的时间过程中，出现韧皮部组织的总膜脂下降时，树木进入死亡过程。

9、上述技术方案中，所述的韧皮部组织包括枝条韧皮部组织、顶部树干韧皮部组织和底部树干韧皮部组织。

10、上述技术方案中，所述死亡过程表型的记录时间与总膜脂含量的取样时间均为环剥持续的0d、16d、41d、59d、78d和98d。

11、上述技术方案中，所述韧皮部总膜脂达到峰值的时间是59d。

12、上述技术方案中，所述提取细胞膜脂包括以下步骤：

13、a.将所取组织样品分别放入3ml添加0.01％ bht并75℃预热的异丙醇中固定，在此温度下水浴15min后取出；

14、b.每个样品添加氯仿、甲醇混合溶液，25℃下震荡提取三次，每次7d；

15、c.将提取剩下的组织放入鼓风干燥箱105℃干燥18h，十万分之一天平精确测量组织干重；

16、d.将三次提取的上清液合并，分别用1ml 1m的kcl和2ml水洗一次，最后将提取液吹干，吹干之后膜脂附着于瓶壁上待测。

17、上述技术方案中，步骤b所述氯仿/甲醇的体积比为2:1。

18、上述技术方案中，所述步骤d使用氮气将提取液吹干。

19、上述技术方案中，所述电喷雾串联质谱定量检测时每类不同基团脂质使用2种内标作为定量标准。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

21、1、本发明基于重要生物大分子膜脂质种类与含量变化表征，以滇杨树干环剥诱导树木死亡进程作为参照，通过膜脂质含量的动态变化为树木死亡的动态过程提供评价标准，从而准确评价和预测可修复状态或不可逆死亡状态。

22、2、本发明采样不受空间、时间限制，可在树木生长不同时期采集不同部位韧皮部或树枝叶片，采样方便，简单易行，可靠度高。

技术特征：

1.一种基于膜脂质组学技术评价和预测树木死亡的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于膜脂质组学技术评价和预测树木死亡的方法，其特征在于：在树木膜脂监测的时间过程中，出现韧皮部组织的总膜脂下降时，树木进入死亡过程。

3.根据权利要求1所述的一种基于膜脂质组学技术评价和预测树木死亡的方法，其特征在于：所述的韧皮部组织包括枝条韧皮部组织、顶部树干韧皮部组织和底部树干韧皮部组织。

4.根据权利要求1所述的一种基于膜脂质组学技术评价和预测树木死亡的方法，其特征在于：所述死亡过程表型的记录时间与总膜脂含量的取样时间均为环剥持续的0d、16d、41d、59d、78d和98d。

5.根据权利要求4所述的一种基于膜脂质组学技术评价和预测树木死亡的方法，其特征在于：所述韧皮部总膜脂达到峰值的时间是59d。

6.根据权利要求1所述的一种基于膜脂质组学技术评价和预测树木死亡的方法，其特征在于：所述提取细胞膜脂包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种基于膜脂质组学技术评价和预测树木死亡的方法，其特征在于：步骤b所述氯仿/甲醇的体积比为2:1。

8.根据权利要求6或7所述的任意一种基于膜脂质组学技术评价和预测树木死亡的方法，其特征在于：所述步骤d使用氮气将提取液吹干。

9.根据权利要求1所述的一种基于膜脂质组学技术评价和预测树木死亡的方法，其特征在于：所述电喷雾串联质谱定量检测时每类不同基团脂质使用2种内标作为定量标准。

技术总结
本发明涉及一种基于膜脂质组学技术评价和预测树木死亡的方法，属于植物技术领域，本发明包括以下步骤：在滇杨树干底部环剥剥离韧皮部诱导树木死亡，观察和记录树木环剥处理后死亡过程表型，得到树木死亡过程表型图。采集并提取不同时期叶片和韧皮部组织，提取细胞膜脂，由电喷雾串联质谱定量检测并分析细胞膜脂质组学数据，得到总膜脂含量变化图。将总膜脂含量变化图与树木死亡过程表型图进行比较分析，以膜脂质组学数据变化作为树木死亡过程的评价和预测表征。本发明基于重要生物大分子膜脂质种类与含量变化表征，从叶片和韧皮部组织膜脂质的变化上为树木死亡的动态过程提供评价标准以及树木死亡的脂质响应趋势，从而准确评价和预测树木死亡。

技术研发人员：李唯奇,高波,张旭东,鲁元学,王沐兰,凌静,何雪
受保护的技术使用者：中国科学院昆明植物研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/12/2