2024年4月29日，海南大学南繁学院（三亚南繁研究院）罗杰教授团队组于Molecular Plant在线发表了题为WTV 2.0: A high-coverage plant volatilomics method with a comprehensive selective ion monitoring acquisition mode的研究论文，该研究是基于2022年发表于同期刊的widely-targeted volatilomics (WTV) 1.0方法建立的新一代广泛靶向植物挥发组学方法。WTV 2.0在灵敏度与覆盖度方面较非靶方法和WTV 1.0方法有显著提升（图1 A），且用户可使用具有可视化操作界面的软件完成广靶采集方法的建立和数据分析 (https://github.com/yuanhonglun/WTV_2.0)。
图1. A: WTV2.0方法优势；B: WTV 2.0方法流程
植物挥发物是植物与外界交流的信号分子，同时决定了作物的风味，具有重要研究意义。现阶段非靶方法存在灵敏度低的局限性；本文作者先前开发的WTV方法具有灵敏度高、覆盖度高和重现性好的优势，在植物挥发物领域的研究已有广泛应用。但WTV方法建立及数据分析流程繁琐耗时，且检测及定性覆盖度有待进一步提升。为解决上述局限性，课题组开发了新一代广靶挥发组学方法 (WTV 2.0)：该方法包括3个具有可视化操作界面的软件模块：数据库建立模块 (library builder) (图2 A)、采集方法生成模块 (method generator) (图2 B)及数据分析模块 (data analyzer) (图2 C)。我们首先使用非靶方法检测了93种植物的挥发物，并汇总了16篇文献报道的植物挥发物，使用数据库建立模块建立了包含2111个不重复信号的植物挥发物库；随后使用采集方法生成模块，选择出数据库中各物质足够用于准确定性且离子数量最少的定性离子，基于所选离子进行采集方法分段优化，建立了兼具高灵敏度和高覆盖度的comprehensive-selective ion monitoring (cSIM)模式的采集方法；数据分析模块可对cSIM数据进行定性和半定量分析（图1 B）。此外，作者提出了注释cSIM数据中未知物的策略，这些未知物可添加至广靶数据库及采集方法中，实现方法的自我扩展。
图2. A: 数据库建立模块操作界面；B: 采集方法生成模块操作界面；C：数据分析模块操作界面
使用WTV 2.0检测番茄挥发物时发现，WTV 2.0所检测信号信噪比中位数较非靶方法提升了7.6倍（图3 A），可检测与可定性物质数量较非靶方法和WTV 1.0方法提高了100%（图3 B），其自动定性准确性与AMDIS相当（图3 C）。此外，作者注释了番茄、芒果、百香果cSIM数据中的19种未知物，并将其添加至数据库和采集方法中，展示了方法的自我扩展功能。最后，作者使用WTV 2.0方法结合感官评价，揭示了薄荷呋喃可能是影响百香果风味的新物质。搭配对应的数据库时，WTV 2.0还可应用于基于气质联用的其他物种的挥发物和初生代谢物检测分析，以及食品、医药、农残、环境等领域的检测分析。
图3. A: 非靶、WTV 1.0和WTV 2.0方法所测信号信噪比比较；B: 不同方法可检测及可定性物质数量比较；C: 不同方法受试者工作特征曲线
海南大学南繁学院（三亚南繁研究院）罗杰教授为本研究的通讯作者，海南大学袁弘伦副教授和博士研究生刘振寰，硕士研究生蒋方一丁、苏荣秀为文章共同第一作者。海南大学房传营副教授和德国马克斯·普朗克研究所Alisdair R. Fernie教授等也参与了研究。该研究得到国家自然科学基金 (U22A20476)，海南省国际科技合作研发项目 (GHYF2023005)，崖州湾国家实验室2023基本科研项目经费，三亚中国农业大学研究院科研项目 (SYND-2022-02)等的支持。
作者简介：
罗杰：崖州湾国家实验室首席科学家、海南大学教授。长期从事植物次生代谢调控与代谢组学研究。在Cell、Nature Genetic、Nature Plants、Nature Communication、PNAS、Molecular Plant等国际顶级期刊发表系列高水平研究论文，为作物品质调控特别是营养品质改良提供了新的基因和手段。
袁弘伦：海南大学副教授。长期从事代谢组学方法开发与应用研究，其成果发表于Molecular Plant（WTV系列方法）、Science China Life Sciences、Metabolomics、Metabolites等期刊，为代谢组学研究提供了新手段。
刘振寰：海南大学博士研究生，主要研究方向为代谢组学方法开发和热带植物基因组学。
蒋方一丁：海南大学硕士研究生，主要研究方向为代谢组学方法开发。
苏荣秀：海南大学硕士生研究生，主要研究方向为作物风味与营养物质组成解析。
