黑暗处理调控'银红李'酚类生物合成及抗氧化能力的转录组与代谢组学解析

为解决光照对'银红李'果实品质及代谢调控机制不清的问题，研究人员通过转录组和代谢组学分析，探究了黑暗处理对酚类物质合成及抗氧化活性的影响。研究发现，黑暗处理导致酚类含量及抗氧化能力显著下降，鉴定出1268种差异代谢物和665个差异基因，揭示了光受体(CRYs、PHYs、UVR8)通过调控HY5及BBX家族基因(如BBX24、BBX31)影响酚类合成的分子机制。该研究为光调控果实品质形成提供了理论依据。

　　

研究背景与科学问题
光照是调控植物次生代谢的关键环境因子，尤其对果实着色和品质形成具有决定性作用。'银红李'(Prunus salicina Lindl.)作为一种典型的光依赖性花青素合成品种，其果皮色泽变化与直射光密切相关。然而，光照如何通过分子网络调控'银红李'酚类物质合成及其抗氧化功能，一直是未解的难题。现有研究表明，酚类化合物作为重要的植物次级代谢产物，不仅决定果实色泽和风味，更因其抗氧化、抗炎等健康功效备受关注。但关于黑暗处理对李属果实酚类代谢通路的系统性研究仍属空白，特别是光信号转导与酚类合成结构基因的级联调控关系亟待阐明。

研究设计与技术方法
四川省遂宁市的研究团队以5年生'银红李'为材料，设置黑暗处理(YD)与自然光照(YL)两组，在66-105 DPA(花后天数)期间采集7个发育期样本。通过UPLC-MS/MS靶向代谢组学鉴定差异代谢物，结合转录组测序分析差异基因表达。采用分光光度法测定总酚(TPC)、总黄酮(TFC)和原花青素(TPAC)含量，并通过DPPH、ABTS和FRAP三种方法评估抗氧化活性。关键基因通过qRT-PCR验证，数据采用OPLS-DA和RDA等多变量统计分析。

研究结果
3.1 黑暗处理对果实表型及生理的影响
黑暗处理显著抑制了果皮红色形成，YD组L^*
值持续降低而YL组升高。从87 DPA开始，YD组的TPC、TFC和TPAC含量均显著低于YL组，其中TFC差异达2倍以上。三种抗氧化指标(DPPH、ABTS、FRAP)与酚类物质呈显著正相关，证实光依赖的酚类积累直接贡献抗氧化能力。

3.3 代谢组学解析关键代谢物
共鉴定1268种差异代谢物，其中31.7%为黄酮类，25.7%为酚酸。OPLS-DA模型(Q²

0.9)显示YD与YL组代谢谱显著分离。KEGG富集发现苯丙烷代谢、黄酮合成等通路显著富集。筛选出12种核心酚类物质，如槲皮素-3-O-槐糖苷(Quercetin-3-O-sophoroside)和8-甲氧基山奈酚-7-O-鼠李糖苷(8-Methoxykaempferol-7-O-rhamnoside)，其在YL组的含量普遍高出YD组3-5倍。

3.4-3.5 转录组与通路整合分析
鉴定出45个酚类合成相关结构基因，其中Ps4CL(evm.TU.Chr3.1099)和PsANR(evm.TU.Chr2.1879)表达与代谢物含量显著负相关。光信号通路中，UVR8、CRY3和PHYB表达上调，而下游调控因子HY5和BBX31表达受抑制。共表达网络显示，MYB111/MYB123等转录因子可能通过调控PsPAL、PsF3H等基因影响酚类流向。

3.6 光信号通路调控机制
提出"光受体-HY5-MYB-结构基因"级联调控模型：黑暗条件下，UVR8/CRYs/PHYs感知信号变化，通过COP1抑制HY5活性；HY5下调又导致BBX24上调而BBX31下调，进一步通过MYB4/MYB111等转录因子改变Ps4CL、PsHST等结构基因表达，最终减少酚类积累。

研究意义与创新性
该研究首次在'银红李'中系统阐明了光调控酚类合成的双路径机制：既通过光受体-HY5轴直接调控结构基因，又通过BBX-MYB网络间接影响代谢流分配。发现的11个关键基因(如Ps4CL、PsANR)和7个转录因子(如MYB123、BBX31)为分子育种提供了靶点。论文发表于《Scientia Horticulturae》，其创新性在于整合多组学揭示了光信号转导与次级代谢的交叉调控网络，为改善果实营养品质提供了新策略。实践上，研究建议在果实转色期避免长期遮光，以最大化保留酚类物质的健康功效。