金属组学是系统研究生命体内自由或络合的金属/类金属的分布、含量、化学种态及功能的一门新兴学科。大科学装置可为金属组学研究提供卓越平台，发展新的金属组学研究框架。
近日，中科院高能所李玉锋、周爱玉与东北大学于永亮等人合作，以硒超富集植物-堇叶碎米荠（Cardamine violifolia）单粒种子为研究对象，借助北京同步辐射装置X射线荧光微分析实验站硬件和软件功能升级契机，发展了基于同步辐射X射线荧光二维/三维成像技术、同步辐射X射线吸收谱技术、二维质谱成像技术及微区计算机断层扫描（micro-CT）技术的空间金属组学（spatial metallomics）研究框架，实现了堇叶碎米荠单粒种子中有机硒和无机硒的原位二维/三维成像（图1），首次发现堇叶碎米荠种皮中存在甲基硒代化合物，加深了对堇叶碎米荠富硒机制的理解，并以Spatial metallomics reveals preferable accumulation of methylated selenium in a single seed of the hyperaccumulator Cardamine violifolia为题发表于 Journal of Agricultural and Food Chemistry。值得一提的是，这是北京同步辐射装置X射线荧光实验站首次利用飞扫技术结合连续切片技术实现样品中元素三维成像（图2）。
东北大学/中科院高能所联合培养博士研究生解宏鑫为第一作者。李玉锋团队硕士研究生田雪、何丽娜、李锦成，中国科学院大学崔丽巍博士，北京同步辐射装置/高能同步辐射光源陈栋梁研究员、吴忠华研究员、张一副研究员、郭志英副研究员、陈中军副研究员，岛津（中国）创新中心汤博崇博士，恩施德源硒材料工程科技有限公司丛欣博士，中科院高能所多学科中心高愈希研究员、王黎明特聘青年研究员、赵甲亭特聘青年研究员及李柏高级实验师等人对本文做出了贡献。国家纳米科学中心赵宇亮院士、陈春英研究员为本研究提供了具体指导。
上述研究得到了国家自然科学基金的资助并得到了北京同步辐射装置、高能同步辐射光源相关线站的支持。
据悉，中科院高能所已与香港大学组建了金属组学与健康和环境联合实验室（Joint Laboratory of Metallomics on Health and Environment），旨在充分依托大科学装置，发展新一代金属组学方法学，解决重要健康（如癌症、病毒性疾病、糖尿病、神经退行性疾病）和环境（如重金属、纳米材料、微纳米塑料、放射性核素）问题，为国家环境健康管理提供有力技术支持。目前，该实验室已出版《Nuclear Analytical Techniques for Metallomics and Metalloproteomics》（RSC, 2010）、《金属组学》（科学出版社，2016）等专著2本，另一本专著《Applied Metallomics》（Wiley）也即将付梓。2022年度（截至2022年12月31日），实验室共发表学术论文30篇（含中科院一区杂志18篇），其中Nat Nanotechnol一篇，PNAS一篇，Nat Commun一篇，Angew Chem一篇。
图1 堇叶碎米荠单粒种子的空间金属组学研究框架
图2同步辐射X射线荧光谱飞扫技术结合连续切片技术实现样品中元素三维成像
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