多组学研究是结合两种或两种以上组学，探究生物系统中多种物质之间相互作用的方法，包括基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学、微生物组学等。系统生物学研究时代，生物学现象复杂多变，基因表达调控复杂多样，单纯用单一组学研究结论往往不够全面，通过多组学联合分析可以对生物样本进行系统研究，同时整合各组学的数据并进行深入挖掘分析，可进一步阐述分子调控与表型间的关联机制，筛选出重要代谢通路或基因、蛋白、代谢物进行实验分析和研究，对生物过程从基因、转录、蛋白和代谢水平进行全面的深入的阐释，从而更好的对生物系统进行全面了解。

一、多维度调控机理研究（蛋白质组/修饰组+转录组）

蛋白质组是生物体最终的功能执行体，而转录组是连接基因组和蛋白质组的中间模块。生物体往住通过基因的转录调控基因表达，同时也通过翻译调控以及翻译后的调控进一步对蛋白质的表达进行调节。

基于蛋白质组+转录组的组学数据，先将转录、蛋白或修饰层面的分子信息归属到同一基因层面，然后基于表达相关性分析及功能富集比较的方法进行整合，以分析：同一基因在不同分子层面上的表达差异；整体功能、信号通路在不同分子层面上的表达异同；不同分子层面上可能存在的相互调控关系。蛋白质组和转录组联合分析能充分利用转录组和蛋白质组研究的差异性和互补性，发掘常规单个组学未能发现的新结果。

分析内容展示：

蛋白组与转录组的显著差异基因/蛋白比较维恩图    共有显著差异基因/蛋白聚类分析

共有基因/蛋白差异倍数相关性分析           显著KEGG比较气泡图

二、打通机制+表型研究（蛋白质组/修饰组+代谢组、蛋白质组/修饰组+脂质组、代谢组+转录组）

基于代谢反应由蛋白酶、基因等直接或间接调控的生物原理，利用KEGG代谢通路工具，以及根据不同层面分子间表达量的相关性，建立代谢物（通路）变化与基因/蛋白变化的联系，从而实现：系统描绘从基因/蛋白到代谢表达变化的调控过程；基于已知代谢通路，确认基因/蛋白对特定代谢过程的调控作用，并利用组学结果进行相互验证；依据表达相关性，挖掘基因/蛋白与代谢物直接新的调控关系。

分析内容展示：

联合分析Network示例图

KEGG代谢通路富集  共有显著KEGG比较气泡图   pvalue热图

三、微生态调控机制研究（代谢组+16s rDNA、转录组+16s rDNA）

微生物是自然界中分布最广、种类最多、数量最大的生物类群。以肠道微生物为例，人体内微生物的总数约是人体细胞总数的10倍——越来越多的研究发现，肠道微生物与人体健康有着密切的关系，而微生物产生的代谢物是这调控过程中最主要的中间递质之一。微生物组研究可以获得微生物群落组成及丰度信息，但是这些信息并不足以充分说明微生物是通过何种方式影响宿主或环境。微生物组-代谢组的联合分析可以用来解释差异菌群与差异代谢物的关联性，从而帮助建立微生物-代谢物-表型之间的逻辑关系。

分析内容展示：

相关性系数直方图                              相关系数矩阵热图

        相关性层次聚类热图                            相关性网络图

项目文章：

1. Han X, Li J, Zhao Y, et al. Integrated transcriptomic and proteomic characterization of a chromosome segment substitution line reveals a new regulatory network controlling the seed storage profile of soybean. Food Energy Secur. 2022;11(2). e381

2. Jiang S, Liu G, Yuan H, et al. Changes on proteomic and metabolomic profile in serum of mice induced by chronic exposure to tramadol. Sci Rep. 2021;11(1):1454

3. Cheng Q, Li T, Ai Y, et al. Complementary Transcriptomic and Proteomic Analysis Reveals a Complex Network Regulating Pollen Abortion in GMS (msc-1) Pepper (Capsicum annuum L.). Int J Mol Sci. 2019;20(7):1789