別人家的實驗室：植物園里的逆境生物學研究中心

　　——走進上海中科院植物逆境生物學研究中心

　　 分析測試百科網訊 中國科學院上海植物逆境生物學研究中心坐落于風景優美的上海辰山植物園內，由中央“千人計劃”頂尖人才、美國科學院院士朱健康教授領銜，是在中國科學院、上海市和國家有關部委聯合支持下，依托中國科學院上海生命科學研究院研究平臺，與上海市共建的中國科學院直屬國立研究機構。

　　研究中心聚焦植物科學前沿領域與生物技術重大戰略性科學問題，凝聚一流的研究團隊，以知識創新為基礎、以解決國家重大戰略科技問題為目標，成為植物科學前沿領域與生物技術原始創新的源頭、高水平創新人才培養的基地、新型科研體制機制探索的試驗田。經過5-10年的不懈努力，建成植物科學前沿與生物技術領域國際一 流的科學研究、學術交流、人才培養與產業促進中心。。

　　2015年10月16日，分析測試百科網小編走進上海植物逆境生物學研究中心，參觀了其技術平臺之蛋白質和代謝組平臺與基因組學平臺，對平臺之研究方向、儀器使用和研究動態等進行了充分了解。

辰山植物園

科研中心大樓

　　蛋白質與代謝組學平臺

儀器平臺

平臺負責人、研究員 佘益民

　　蛋白質與代謝組學平臺的負責人佘益民研究員介紹，該平臺著重于發展高分辨的色譜分離和高通量的質譜鑒定新技術，以及穩定同位素標記的準確定量分析方法，并建立相關的科技信息資源，為研究中心的植物交叉邊緣學科研究提供強有力的支持。

　　實驗室將系統地建立植物蛋白質表達差異分析組學、磷脂蛋白質組學、糖蛋白質組學、蛋白質降解組學、蛋白質復合物結構組學、蛋白質相互作用組學和有機代謝組學的方法研究，進一步創立和完善植物蛋白質序列、修飾、天然有機物和代謝產物的質譜檢索數據庫和生物信息學輔助數據分析系統，全面地發現和驗證新的植物代謝相互作用網絡和分子間信號傳導途徑、蛋白質靶向物及生物標志物在細胞體內的結構和功能關系。

植物培養室

樣品室

　　該平臺擁有多臺儀器設備，包括多個大型儀器如質譜、液相色譜、ICP-MS、AKTA pure蛋白質層析純化系統和超低溫冰箱等及小型儀器設備核酸蛋白分析儀、高速離心機、真空離心濃縮儀和植物培養箱等。

Sciex TripleTOF 5600 四極桿飛行時間串聯質譜儀

　　 ESI QqTOF MS是以電噴霧電離為離子源，使用四極桿飛行時間質譜對復雜有機代謝產物、蛋白質和小肽進行分析檢測的質譜技術。此儀器基本結構包括: (1) 進樣系統； (2) 電噴霧電離源(ESI)； (3) 離子導向； (4) 四極桿離子選擇； (5) 碰撞池； (6) 離子光學系統； (7)飛行時間質量分析器(TOF MS)； (8) 多通道TDC檢測器； (9) 真空系統； (10) 計算機控制和數據分析系統。

Thermo Q Exactive質譜儀

　　臺式Q Exactive 質譜儀結合了高性能四極桿的母離子選擇性與高分辧 (140,000 FWHM)的Orbitrap質量測定技術，提供高精度的目標物或非目標物的SIM篩選和大規模的自動MS和MS/MS快速切換定性定量分析。此儀器使用獨特的S-lens離子源設計，為高效的離子傳輸提供了更佳靈敏度。此外，通過減少離子的采集時間可以獲得快速的離子掃描速度。儀器具有高達 100,000的質譜動態范圍和檢測非常低豐度的蛋白，肽和代謝產物。

安捷倫7890B氣相色譜儀

PerkinElmer NexION 300D ICP-MS電感耦合等離子體質譜儀

　　 ICP-MS是以電感耦合等離子體為離子源，以四極桿質譜分析器進行檢測的無機多元素分析技術。此儀器基本結構包括: (1) 進樣系統； (2) 電感耦合等離子體源(ICP)； (3) 三錐接口(采樣錐、截取錐、超截取錐)； (4) 離子光學系統； (5) 碰撞池/反應池； (6) 四極桿質量分析器(MS)； (7) 檢測器； (8) 真空系統； (9) 計算機控制和數據分析系統。

Sciex TOF/TOF TM5800

　　TOF/TOFTM 5800 系統為蛋白的鑒定和相對定量分析提供最快、最可靠的途徑。該系統具有無可比擬的速度和靈敏度，使其成為生物標志物發現、MALDI質譜成像和蛋白質鑒定的理想平臺。LC MALDI TOF/TOF系統的分析速度相當于LC ESI MS/MS。

PEAK AB-3G氮氣發生器

　　AB-3G 型號氮氣發生器是專門為SCIEX 公司的液相色/質譜聯用(LC/MS) 儀器的使用而設計的。

Waters Acquity UPLC H-class Bio系統

　　通過生物兼容的流路設計，無論色譜模式是反相（RP）、離子交換（IEX）、排阻（SEC）亦或親水作用（HILIC）色譜模式，ACQUITY UPLC H-Class Bio系統都可保持大分子的完整和移動，從而擁有更高的樣品回收率而無樣品殘留。

　　ACQUITY UPLC H-Class Bio系統提供了UPLC優勢 –為蛋白質、多肽、核酸和多糖的分析而精心打造。建立在ACQUITY UPLC H-Class系統的基礎之上，通過流通針式進樣針設計、四元溶劑輸送系統和AutoBlend Plus?技術，ACQUITY UPLC H-Class Bio系統在生物分離時擁有以往更多的控制。

PerkinElmer Flexar液相色譜儀

GE AKTA pure蛋白質層析純化系統

　　?KTA?pure 是一臺靈活直觀的層析系統，可用于快速純化從微克到克水平的蛋白、肽和核酸等目標產物。同時?KTA?pure是一臺可靠的系統，它的硬件以及Unicorn軟件與各種層析柱和填料儀器可滿足任何純化挑戰。系統支持各種層析技術，并滿足需要提供最高純度的自動化要求。

Sciex ekspert ?nanoLC 415

　　ekspert nanoLC支持最新的定量蛋白質組學技術 — 運用基于MS/MSALL技術的SWATH?采集模式。結合cHiPLC?多用途的工作流程，ekspert nanoLC是目前唯一的，能在繁忙的多用戶實驗室中快速地、巧妙地由探索發現新蛋白切換到靶向多肽定量的系統，為蛋白組學和蛋白質研究流程提供專家級別的選擇。

　　此外佘益民介紹，植物蛋白質與代謝組學平臺還提供以下分析技術支持：

　　1.痕量及超痕量多元素的定性和定量分析

　　2.天然有機物和代謝產物的結構鑒定和定量分析

　　3.高通量蛋白質的鑒定和未知蛋白中多肽序列的從頭定序測定

　　4.蛋白質組的穩定同位素標記和準確定量分析

　　5.蛋白質翻譯后修飾(磷基化、乙酰化、糖基化和泛素化等)的定位和結構分析

　　6.蛋白質相互作用及蛋白質的表面結構拓撲學分析

　　基因組學平臺

　　基因組學平臺的負責人是張蘅研究員，據介紹平臺的目標是利用最好的技術為研究者提供完整和高性價比的基因組學解決方案。平臺目前配備有3臺Illumina高通量測序儀：2臺HiSeqTM 2500和1臺MiSeqTM，每日最高數據產量可達95 Gb。平臺在各種應用上都有充足的經驗，例如：重亞硫酸鹽測序（DNA甲基化），RNA測學，染色體免疫沉淀測序（RNA-seq），全新測序和定向重測序。其二代測序服務不僅面向本中心的研究人員，也面向全世界的研究者。

　　此外，該平臺還擁有多臺儀器設備，包括自動化工作站、CBot、QIAcube、Blue Pippin、電泳儀Sage ELF、ABI QuantStudio 12R Flex 、安捷倫2100生物芯片分析系統、PCR儀、covaris的M220等。

Illumina HiSeqTM 2500

　　HiSeq 2500高通量測序平臺，擁有高通量運行和快速運行兩種模式，提供多種讀長選擇，也可使用一個或兩個流動槽，使之成為一個靈活且可擴展的平臺。高產量模式 沿用HiSeq 2000的運行方式，單次運行可以產出600G，特別適合樣品量較多，或需要最深度覆蓋的應用。快速運行模式最多能在一天之內產生100G左右的數據量， 還能提供2×250 bp的讀長，有助于改善de novo應用的組裝效果。

Illumina MiSeqTM

　　MiSeqTM小型測序平臺，是一臺內置簇生成和數據產生的測序儀，具有測序速度快，數據準確的優點，可實現300bp×2的測序長度，具備革命性的便捷流程。

PerkinElmer自動化工作站

QIAGEN Rotor-Gene Q PCR 儀

　　Rotor-Gene Q 獨特的離心轉子式設計令其成為全世界最精確的實時定量PCR 儀之一，也是具有最寬廣的光學范圍的實時定量PCR 儀之一，可互換的轉子適合不同反應體積和試管類型，不同規格的孔板均與QIAgility兼容，從而實現PCR 體系構建的自動化。

ABI實時PCR儀

Sage science 的Blue Pippin 全自動核酸片段回收系統

　　Blue Pippin回收的片段范圍：50bp－50kp，樣品通量：1－5個樣品，回收效率：50－80％。Pippin Prep系統包括一次性的5泳道預制膠電泳槽，一個帶有DNA熒光檢測光路單元(非紫外)的電泳平臺。運行中，軟件通過實時光路檢測，和參考泳道中的DNA ladder進行比對，確定已經設置回收長度范圍的DNA片段到達洗提泳道(elution channel)的準確時間

　　 通過電極切換，打開洗提泳道，使目標片段進入洗提通道的回收室中，從而實現回收。然后電極再次切換，洗提泳道關閉，剩余的DNA分子進入原先的分離泳道(separation channel)。

Qiagen的 QIAcube核酸純化儀

　　QIAcube 工作站通過對QIAGEN離心柱的自動化操作而簡化了樣本的純化過程。其上應用的試劑盒是QIAGEN的手工試劑盒，這真正實現了無需人工干預的自動化。純化過程的所有步驟都是自動化的，每輪可操作多達12 個樣本。不斷豐富的純化程序現已增至近百種。

Sage ELF核酸與蛋白分餾儀

　　自動化、標準化的操作流程；適用于珍貴DNA樣本的測序；適用于Mate Pair Sequencing；提高蛋白質組學質譜檢測的靈敏度，目前是中國唯一的一臺。

ABI QuantStudioTM 12R Flex實時熒光定量PCR芯片系統

　　QuantStudio? 12K Flex系統每次運行能產生超過12,000個高質量的TaqMan?數據點，而每天8小時工作最多能產生11萬個數據點。

Illumina CBot

　　CBot自動化系統能從單分子DNA模板中產生克隆簇，為Genome Analyzer的邊合成邊測序做準備。CBot是一種即插即用，用戶可自行安裝的系統，用于測序文庫的克隆擴增。它的自動化設計排除了用戶干預，能夠在四小時內完成克隆擴增，而手工操作時間僅為10分鐘。

Bio-Rad電泳儀

Covaris M220 Focused-ultrasonicator?

　　M220 Focused-ultrasonicator?是專為下一代測序技術設計的，要求片段在150bp -5kb之間，緊湊的尺寸設計和易用性使其成為MiSeq? 和PGM?用戶的DNA剪切的理想解決方案。

Labchip

安捷倫2100生物芯片分析系統

　　該系統提供用于DNA、RNA、蛋白質和細胞分析的解決方案，30 分鐘內給出結果，提供自動化、高品質的數字化數據。

美國AATI Fragment AnalyzerTM 全自動毛細管電泳系統

　　Fragment AnalyzerTM全自動毛細管電泳系統是基于熒光檢測技術和毛細管電泳技術發展而來的新型DNA/RNA片段分離儀器，它采用敏感的嵌入染料以及強大的LED光源，避免了傳統方法中對熒光標記引物的依賴。目前，Fragment AnalyzerTM全自動突變檢測系統已成功應用于水稻、玉米、小麥、萵苣、西紅柿、大豆的反向遺傳學TILLING研究中。