JAFC| 北京市农林科学院孙磊/北京林业大学朱保庆团队基于组学联合分析在葡萄单帖类化合物合成调控中取得进展

葡萄是最最重要的水果作物之一，全球年产量约为 9000 万吨。香气是影响葡萄品质的关键因素之一。过去研究已经在不同葡萄品种中鉴定出大量有助于香气的挥发性化合物，如 C6 化合物、酯类、醇类、醛类和萜类化合物，其中单萜类化合物，包括香叶醇、芳樟醇和α-萜品醇，被确定为麝香型葡萄香气的主要贡献者。然而，目前关于不同品种葡萄中单萜类化合物积累模式的差异机制尚未被阐明。

近日，北京市农林科学院林果院孙磊副研究员与北京林业大学生物科学与技术学院朱保庆副教授等合作在Journal of Agricultural and Food Chemistry 在线发表了一篇题为Transcriptome and Metabolomics Integrated Analysis Reveals Terpene Synthesis Genes Controlling Linalool Synthesis in Grape Berries的研究论文，该研究基于不同品种葡萄的转录组及代谢组联合分析，在葡萄单帖类化合物生物合成调控中取得新进展。

在该研究中，研究人员选择了来自“Italia”和“Tamina”葡萄杂交的F1代的四个杂种（R162、R206、R250和R77）以研究它们独特的单萜模式和所涉及的候选基因。研究人员对四个浆果发育阶段（E-L35、E-L36、E-L37 和 E-L38）进行气相色谱-质谱 (GC-MS) 对单萜类化合物进行量化，并生成 RNA-seq 数据以获得基因表达谱。结果显示，反式氧化玫瑰、顺式氧化玫瑰、香茅醇、橙花醇、橙花醇、氧化橙花醇、香叶醇、香叶醛、香叶酸和顺式异香叶醇是 R250 杂合体中的主要化合物，而芳樟醇、热三烯酚、芳樟醇氧化吡喃糖苷和顺式-呋喃芳樟醇氧化物是R77杂化物中的主要化合物。通过加权基因共表达网络分析（WGCNA）和系统发育分析，研究人员发现6个TPS-g亚家族基因与芳樟醇及其相关单萜含量相关，同时鉴定了与果实成熟过程中单萜合成基因密切相关的转录因子NAC（newGene_195）、C2C2-GATA（VIT_15s0021g02510）和bHLH（VIT_14s0128g00110）。此外，研究人员还进一步克隆和通过叶片瞬时过表达验证了TPS59 的功能，结果发现TPS59过表达后芳樟醇、氧化芳樟醇、香叶醇、香茅醇和反式氧化玫瑰的含量显著增加，表明TPS59在葡萄中芳樟醇及其衍生物的合成中发挥作用。综上所述，该研究揭示了单萜生物合成的关键基因及调控网络，对未来葡萄香味改良提供了有价值的信息。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.2c00368

转自：植物科学SCI

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