猪营养水平代谢组谱型识别模式的初步建立与应用课件.pptx

1、College of Animal Science and TechnologyCollege of Animal Science and TechnologyCitrate CycleCollege of Animal Science and TechnologyCollege of Animal Science and Technology 母源性活性因子的比较肽组学与代谢组学筛选母源性活性因子的比较肽组学与代谢组学筛选 胎、仔猪发育的营养调控胎、仔猪发育的营养调控 宫内生长受限（宫内生长受限（IUGR）的代谢程序化及其机制）的代谢程序化及其机制College of Animal Scie

2、nce and TechnologyCollege of Animal Science and Technology 系统生物学，是把孤立的在基因水平、蛋白水平的系统生物学，是把孤立的在基因水平、蛋白水平的各种相互作用、各种代谢途径、调控途径等融合起各种相互作用、各种代谢途径、调控途径等融合起来，用以说明来，用以说明生物整体生物整体，高通量的组学实验平台构，高通量的组学实验平台构成了系统生物学的成了系统生物学的大科学工程大科学工程。系统生物学从系统生物学从系统水平系统水平来理解生物学系统，来理解生物学系统，利用一利用一系列的原理与方法学来研究分子行为与系统特性的系列的原理与方法学来研究分子行为

3、与系统特性的关系，通过计算生物学关系，通过计算生物学定量阐明和预测定量阐明和预测生物功能、生物功能、表型和行为。表型和行为。系统生物学系统生物学 面向系统的生物学研究面向系统的生物学研究College of Animal Science and Technology电子细胞电子细胞电子细胞的发展大体上可以分为三个阶段：电子细胞的发展大体上可以分为三个阶段：虚拟原核细胞模型虚拟原核细胞模型日本的电子细胞日本的电子细胞虚拟真核细胞模型虚拟真核细胞模型美国的虚拟细胞美国的虚拟细胞 构造阶段构造阶段 细胞功能行为模拟试验和优化完善阶段细胞功能行为模拟试验和优化完善阶段 应用阶段应用阶段College

4、of Animal Science and Technology人类饮食史人类饮食史“顺其自然时代顺其自然时代”（公元前（公元前400年公元年公元1750年）年）“分子时代分子时代”（1955年至今）年至今）个性化、亚群体营养个性化、亚群体营养“生物学时代生物学时代”（1900年至今）年至今）“化学分析时代化学分析时代”（1750年年1900年）年）College of Animal Science and Technology赵峰、方洛云等体外酶法评价体系赵峰、方洛云等体外酶法评价体系杭州华大通过基因检测方法杭州华大通过基因检测方法进行体质及营养代谢能力评估进行体质及营养代谢能力评估较难真实

5、模拟体内忽略外因（饮食、锻炼、环境等）的作用概略养分分析法测定饲料常规指标概略养分分析法测定饲料常规指标以饲养实验求出的饲料供给营养值以饲养实验求出的饲料供给营养值以简单回归公式求出的机体需要营养值以简单回归公式求出的机体需要营养值与动物消化吸收养分间存在很大差异 错误估计忽视环境 具有随意性研究背景研究背景College of Animal Science and TechnologyCollege of Animal Science and Technology基因并不能决定一切基因并不能决定一切“基因是和环境相互作用的，通过一个基因是和环境相互作用的，通过一个人的基因未必能复制出他的相貌

6、人的基因未必能复制出他的相貌”。瘦老鼠肚子里的菌群移到胖老鼠肚子里，瘦老鼠肚子里的菌群移到胖老鼠肚子里，过了一段时间后胖老鼠就变瘦了。胖老过了一段时间后胖老鼠就变瘦了。胖老鼠肚子里的菌群移到瘦老鼠肚子里，过鼠肚子里的菌群移到瘦老鼠肚子里，过了一段时间后瘦老鼠就变胖了。了一段时间后瘦老鼠就变胖了。College of Animal Science and Technology精确评估生长猪蛋营养需要，必须全面考虑饲料、动物及环境因素等精确评估生长猪蛋营养需要，必须全面考虑饲料、动物及环境因素等代谢组学代谢组学-定量描述生物内源性代谢物质的整体定量描述生物内源性代谢物质的整体及对内因和外因变化应答

7、规律的科学及对内因和外因变化应答规律的科学 动物营养素、血浆代谢物谱、生产性能关联模式识别模型进行个体及亚群体的营养评价与推荐，为猪营养需要量的制定提供新的手段营养评价营养评价College of Animal Science and Technology血浆血浆代谢组分析代谢组分析50头生长猪头生长猪HELP高能低蛋白高能低蛋白MEMP中能中蛋白中能中蛋白LELP低能低蛋白低能低蛋白HEHP高能高蛋白高能高蛋白LEHP低能高蛋白低能高蛋白生长性能生长性能（十天）（十天）材料和方法材料和方法College of Animal Science and Technology营养水平营养水平日粮日粮

8、MEMPHEHPLELPHELPLEHP计算值计算值消化能(Mcal/kg)3.40 3.60 3.20 3.60 3.20 粗蛋白17.00 21.01 13.00 13.00 21.00 化学分析值化学分析值水平10.74 10.55 10.70 9.94 10.31 总能(Mcal/kg)3.96 4.08 3.89 4.14 4.05 粗蛋白17.42 21.00 13.33 13.15 21.31 粗纤维 2.60 2.58 2.80 4.02 3.82 中性洗涤纤维12.58 10.86 15.42 11.50 18.30 酸性洗涤纤维3.57 3.67 3.78 3.94 5.4

9、2 粗脂肪4.39 5.45 4.19 8.50 4.55 粗灰分4.64 4.57 4.26 4.39 5.03 钙0.61 0.62 0.60 0.61 0.62 磷0.52 0.52 0.52 0.52 0.53 赖氨酸1.21 1.24 1.20 1.19 1.25 蛋氨酸0.38 0.25 0.26 0.36 0.31 苏氨酸0.80 0.61 0.66 0.78 0.72 色氨酸0.29 0.15 0.25 0.19 0.27 五种日粮营养成分表五种日粮营养成分表College of Animal Science and TechnologyCollege of Animal Sc

10、ience and Technology代谢组分析流程代谢组分析流程LC-QTOF-MS数据提取数据提取多元统计分析多元统计分析鉴定生物标志物鉴定生物标志物 谱型识别模型建立谱型识别模型建立 盲样营养水平预测盲样营养水平预测 营养推荐营养推荐College of Animal Science and TechnologyCollege of Animal Science and Technology采食五种不同能氮水平日粮生长猪血浆的采食五种不同能氮水平日粮生长猪血浆的BPC（基峰色谱图）（基峰色谱图）College of Animal Science and TechnologyColleg

11、e of Animal Science and Technology采食不同日粮生长猪血浆代谢谱的主成分分析得分图采食不同日粮生长猪血浆代谢谱的主成分分析得分图A）两个主成分；）两个主成分；B）三个主成分）三个主成分College of Animal Science and TechnologyCollege of Animal Science and TechnologyHE,HPHE,LPLE,HPLE,LPME,MPAccuracy(%)Model TrainingHE,HP100000100.0 HE,LP010000100.0 LE,HP001000100.0 LE,LP000100

12、100.0 ME,MP000010100.0 Recognition ability(%)100.0 Model ValidationHE,HP100000100.0 HE,LP010000100.0 LE,HP001000100.0 LE,LP000100100.0 ME,MP000010100.0 Predictive Ability(%)100.0 左）采食不同消化能和蛋白水平日粮的生长猪左）采食不同消化能和蛋白水平日粮的生长猪血浆代谢谱血浆代谢谱PLS-DA得分图得分图下）通过下）通过PLS-DA建立模型的识别能力和预测建立模型的识别能力和预测能力能力College of Animal

13、 Science and TechnologyCollege of Animal Science and Technology代谢物代谢物保留时间保留时间化学式化学式分组贡献分组贡献minValine缬氨酸0.869C5H11NO2CPProline脯氨酸0.899C5H9NO2CPN2-Acetyl-L-ornithine乙酰鸟氨酸0.913C7H14N2O3CPPyroglutamic acid焦谷氨酸1.127C5H7NO3CPLeucine亮氨酸1.402C6H13NO2CPPhytosphingosine植物鞘氨醇6.324C18H39NO3CPHippuric acid马尿酸3.7

14、71C9H9NO3CPDEC17 Sphinganine二氢神经鞘氨醇6.480C17H37NO2CPDEGPEtn(18:0/0:0)磷脂7.771C23H48NO7PCPDELinoleoylphosphatidylcholine磷脂酰胆碱7.901C26H50NO7PCPDEStearoylcarnitine硬脂酰肉碱8.268C25H49NO4CPDEGPEtn(18:1(9Z)/0:0)磷脂8.307C23H46NO7PCPDEBilirubin胆红素 12.759C33H36N4O6CPDEMethylhippuric acid甲基马尿酸4.285C10H11NO3DEC16 Sp

15、hinganine二氢神经鞘氨醇6.289C16H35NO2DEGPEtn(16:0/0:0)磷脂8.196C21H44NO7PDE1-hexadecyl-2-acetyl-glycero-3-phosphocholine甘油磷酸胆碱9.404C26H54NO7PDEOctadecylenic acid十八碳烯酸9.447C18H34O2DE对不同变量（对不同变量（DE&CP）分组有贡献的血浆生物标志物）分组有贡献的血浆生物标志物 College of Animal Science and TechnologyCollege of Animal Science and Technology以以

16、DE为变量，应用前两个主成分对为变量，应用前两个主成分对生长猪血浆代谢谱进行主成分分析生长猪血浆代谢谱进行主成分分析以以CP为变量，应用前两个主成分对为变量，应用前两个主成分对生长猪血浆代谢谱进行主成分分析生长猪血浆代谢谱进行主成分分析College of Animal Science and TechnologyCollege of Animal Science and TechnologyHELP&LELP HEHP&LEHP 4P 0.05 47 entitiesHELP&LELPP 0.05 79 entitiesHEHP&LEHP4375CompoundMassRetention T

17、imeBilirubin584.2629 4.9957 C17H6P4S5493.8028 14.0234 C2H5PS2123.9562 14.1133 C3H2OP2S3211.8735 14.1172 用于预测日粮用于预测日粮DE水平的潜在代谢标志物水平的潜在代谢标志物 College of Animal Science and TechnologyCollege of Animal Science and TechnologyCompoundMassRetention TimeC11H16O3P2258.0571 0.7885 C31H67N3O497.5317 4.2308 Bili

18、rubin584.2632 4.9941 C15H33NO243.2549 6.4082 C17 Sphinganine287.2814 6.4687 C15H35N7O2345.2841 6.4908 C22H47NO3373.3547 7.3495 C24H51NO3401.3858 7.9741 C8H17N7O2243.1443 14.0210 C8H10O5186.0525 0.9180 10P 0.05 247 entitiesHEHP&HELPP 0.05 76 entitiesLEHP&LELP23766HEHP&HELP LEHP&LELP 用于预测日粮用于预测日粮CP水平的

19、潜在代谢标志物水平的潜在代谢标志物 College of Animal Science and TechnologyCollege of Animal Science and Technology 饲料营养价值化学分析饲料营养价值化学分析 体内消化能、可消化氨基酸分析体内消化能、可消化氨基酸分析 近红外光谱与饲料有效营养成分关联模型建立近红外光谱与饲料有效营养成分关联模型建立 体外酶法系统体外酶法系统 的校准与优化的校准与优化 代谢组学基础上的营养水平识别模型完善代谢组学基础上的营养水平识别模型完善饲料营养价值与饲养标准研究饲料营养价值与饲养标准研究College of Animal Scie

20、nce and TechnologyCollege of Animal Science and TechnologyMike GibneyUniversity College Dublin,Ireland人类个性化营养评价与推荐人类个性化营养评价与推荐College of Animal Science and TechnologyCollege of Animal Science and TechnologyCollege of Animal Science and Technology名称名称保留时间保留时间分组贡献分组贡献 Normalized Datamin13%17%21%缬氨酸Val

21、ine0.869 0.312-0.409-0.215 脯氨酸Proline0.899-0.132 0.490-0.274 乙酰鸟氨酸N2-Acetyl-L-ornithine0.913-2.014-3.860-2.514 焦谷氨酸Pyroglutamic acid1.127-4.721-6.711-1.515 亮氨酸Leucine1.402-0.871-0.699 0.099 植物鞘氨醇Phytosphingosine6.324-0.475 0.220 0.114 马尿酸Hippuric acid3.771 0.061-0.746 0.102 二氢神经鞘氨醇C17 Sphinganine6.4

22、80 0.269-8.087-0.566 磷脂GPEtn(18:0/0:0)7.771-1.297-10.768-1.080 磷脂酰胆碱1-Linoleoylphosphatidylcholine7.901-7.439-0.037 0.272 硬脂酰肉碱Stearoylcarnitine8.268-8.337-0.039-4.984 磷脂GPEtn(18:1(9Z)/0:0)8.307-1.163-8.385-1.363 胆红素Bilirubin 12.759 3.235 10.138 4.628 对日粮粗蛋白水平（对日粮粗蛋白水平（CP）有分组贡献的血浆生物标志物）有分组贡献的血浆生物标志物 谢谢！谢谢！