应用实例 · 质谱成像

植物成像:把植物的「化学地图」画出来

植物是天然产物的最大宝库,而活性成分在植物体内从不是均匀分布的——叶脉、叶缘、分泌腔、种皮各有不同。植物成像,用质谱成像(MSI)在植物组织上逐点采集,把代谢物与活性成分的种类和含量还原成空间图,使植物研究从「提取测总量」走向「看分布」。
本文目录
一、为什么植物适合用 MSI二、典型样本与可观测的微观结构三、在质量控制与真伪鉴别中的价值四、与多组学整合和工程落地
技术原理示意:离子源对样品逐点电离 组织切片 样品 电离束 植物成像:把植物的「化学地图」画出来 离子 质谱 分析器
植物成像:把植物的「化学地图」画出来 示意图

一、为什么植物适合用 MSI

植物成分极性跨度大,同一组织可能同时含黄酮、萜类、生物碱、有机酸、苷类、挥发油等数十到上百种化合物。新策源 MSI DPI 无极性歧视,正负离子模式可新检出百余种次生代谢产物,整体信号增强 1–3 个数量级,恰好适配植物「全极性覆盖」的需求。

免基质特性尤为关键:植物切片无需喷涂小分子基质,避免基质峰干扰低质量区,也省去繁琐前处理,使「看结构 + 看成分」可以同一切片顺畅完成。

二、典型样本与可观测的微观结构

DPI 已展示对多种植物样本的高检测灵敏度:鼠尾草中新增单萜、二萜、三萜类;银杏中 DESI/PI 模式新增黄酮类、银杏酸、腰果酚等,质谱图呈现分泌腔分布;茶叶中茶氨酸信号提升 14.5 倍、咖啡因 61 倍,叶脉与叶片区域差异显著;番茄中卡马西平(CBZ)及其转化产物主要在叶缘富集,浓度为内部区域 2.3 倍(Environ. Sci. Technol., 2024)。

MSI 印迹能无损、快速地刻画叶片不同微观区域的化学空间异质性,为道地药材、部位入药、采收期选择提供分子层面证据。

三、在质量控制与真伪鉴别中的价值

「同物异效、异物同形」是植物/药材质控的痛点。MSI 提供的空间化学指纹,可区分不同产地、部位、加工方式样本的成分分布差异,辅助建立更精细的质控标准;对含色斑、异常纹理或掺杂嫌疑的样本,成像可定位异常成分富集区。

新策源 MSI DPI 支持高通量快速分析与筛选,将「中药材、血液、天然产物、药物」列为典型适用对象;免基质、即取即测,让检测员也能较快上手。

四、与多组学整合和工程落地

单一成像给出成分空间图,解释「为什么分布成这样」需结合转录组、代谢通路与组织学。新策源两款成像源成像后切片保持完整,可继续 H&E 或免疫组化,为多组学整合留出操作空间。

工程上,DPI 适配 Agilent / AB SCIEX / Thermo 主流质谱主机,分辨率 20–200 μm 可调;LDPI 提供 2–3 μm 免标记常压成像。两者按分辨率与极性覆盖互补,支撑从器官尺度到单细胞尺度的植物空间研究。

常见问题(FAQ)

植物 MSI 一定要喷涂基质吗?
传统 MALDI 类通常需要,且基质峰干扰低质量区;新策源 MSI DPI、MSI LDPI 均免基质,植物样本可直接上机。
茶叶里信号提升的数据如何解读?
茶氨酸 14.5 倍、咖啡因 61 倍,是光电离对特定代谢物灵敏度的增强,不表示真实浓度变化了这么多。
番茄 CBZ 叶缘富集 2.3 倍说明什么?
说明污染物/外源物在植物体内的空间特异性毒性,LC-MS 也证实了这一分布,凸显 MSI 的空间定位价值。
植物成像如何与多组学整合?
常与转录组、代谢通路、H&E/免疫组化联合,把 MSI 切片与组织学配准,形成「成分—基因—表型」闭环。

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