基于盐模板的两步活化法合成杨木衍生的分级多孔碳，用于高性能超级电容器电极

《Industrial Crops and Products》：Salt-templated two-step activation synthesis of poplar-derived hierarchical porous carbon for high-performance supercapacitor electrodes

黄酮类化合物动态及其分子机制研究：基于Elaeagnus mollis种子多组学分析发现59个核心调控基因，WGCNA揭示MEblue模块与黄酮含量显著正相关，并通过酵母双杂交验证EmMYB5通过结合Em4CL启动子负调控黄酮合成。

　　本研究聚焦于一种新兴的木本油料作物——Elaeagnus mollis（E. mollis）的种仁（EMF）中类黄酮化合物的组成、含量变化及其生物合成机制。类黄酮是一类广泛存在于植物中的天然活性化合物，不仅在植物自身中发挥抗病、抗逆和抗氧化等重要作用，还对人类健康具有显著的益处，如延缓器官和系统衰老、预防心血管疾病及其他病变风险。由于其独特的生物活性，E. mollis的种仁在食品和医药领域展现出广阔的应用前景。然而，目前对于EMF中类黄酮的具体组成、含量动态及其生物合成机制仍缺乏系统研究，尤其是种仁作为其主要应用部位，相关研究相对较少。

为了全面解析EMF中类黄酮的动态变化及调控机制，研究团队采用定量与多组学方法，结合转录组、代谢组及共表达网络分析等技术手段，对EMF在九个收获时间点（EMF1至EMF9）的类黄酮含量和相关基因表达模式进行了深入探讨。结果显示，EMF中类黄酮的含量在不同收获时间存在显著波动，其中EMF2时期的含量最高，达到24.736?mg/g，而其他时间点的含量则呈现出先上升后下降的趋势。这一发现为确定EMF的最佳收获时间提供了科学依据，有助于提高其作为功能性食品的原料价值。

通过多组学整合分析，研究团队共鉴定出59个核心类黄酮合成基因、711个差异积累代谢物（DAMs）以及7312个差异表达基因（DEGs）。这些基因和代谢物主要富集在类黄酮、黄酮和黄烷醇等生物合成通路中，表明EMF中类黄酮的合成过程受到多种基因和代谢物的共同调控。进一步的加权基因共表达网络分析（WGCNA）显示，MEblue模块与类黄酮总量及四种主要类黄酮成分的相对含量存在显著正相关，而MEblack和MEyellow模块则与类黄酮含量呈现负相关。这提示不同基因模块可能在类黄酮的合成调控中扮演不同的角色，其中MEblue模块可能更倾向于促进类黄酮的合成，而MEblack和MEyellow模块则可能通过抑制某些关键基因表达来影响类黄酮的积累。

在共表达分析中，研究团队筛选出与类黄酮合成基因显著相关的转录因子（TFs），特别是MYB、bHLH和WRKY家族的成员。结果显示，EmMYB5和EmMYB105是调控类黄酮合成的关键转录因子，它们与12个类黄酮合成基因表现出高度共表达，并在MCC（最大团中心性）算法中获得最高的评分。此外，EmMYB5还与五种类黄酮成分的相对含量呈显著正相关，进一步验证了其在类黄酮合成过程中的重要性。研究团队还通过瞬时过表达和病毒诱导基因沉默（VIGS）实验对EmMYB5的功能进行了功能验证，发现过表达EmMYB5会导致类黄酮含量下降32.99%，而沉默该基因则会显著提升类黄酮的积累量，达到比对照组高20.35%的水平。这一结果表明，EmMYB5在类黄酮合成过程中发挥着负调控作用。

为了进一步揭示EmMYB5如何调控类黄酮合成，研究团队进行了酵母单杂交（Y1H）实验，验证了EmMYB5是否能够与类黄酮合成基因的启动子区域结合。实验结果表明，EmMYB5能够特异性地结合Em4CL的启动子，但不能与EmCHI的启动子发生相互作用。这说明EmMYB5可能通过与Em4CL启动子的结合来抑制其表达，从而减少类黄酮的合成。而EmCHI的启动子中缺乏与EmMYB5识别相关的保守序列，这可能是其不被EmMYB5调控的原因之一。此外，研究还发现，EmMYB5的N端区域包含完整的R2和R3结构域，属于R2R3-MYB转录因子家族。这类转录因子在植物生长发育、胁迫响应、激素信号传递和次生代谢调控中具有重要作用，特别是在类黄酮合成过程中，它们能够通过与相关基因启动子的结合来调节其表达水平。

本研究的发现不仅深化了对E. mollis种仁中类黄酮合成机制的理解，还为该作物的生物强化和功能食品开发提供了重要的理论基础和技术支持。通过揭示关键调控基因和代谢物，研究团队为未来通过基因编辑或代谢工程手段提高EMF中类黄酮含量的策略提供了候选目标。例如，Em4CL和EmCHI可能比其他类黄酮合成基因更具调控潜力，因此成为进一步研究的重点对象。

此外，研究还发现，EMF中类黄酮的合成与多种环境因素密切相关。例如，种仁在生长过程中会受到光照、温度、水分和营养条件等外部环境因素的影响，这些因素可能通过调控基因表达和代谢通路来改变类黄酮的积累模式。同时，EMF中类黄酮的合成还受到内部遗传背景的影响，不同基因型的E. mollis种仁可能表现出不同的类黄酮合成效率。因此，未来的研究应进一步探讨不同环境条件和基因型对类黄酮合成的影响机制，以实现对EMF类黄酮含量的精准调控。

在实际应用层面，本研究的结果对EMF的开发具有重要指导意义。类黄酮作为功能性成分，其含量的高低直接影响EMF的营养价值和药用价值。通过优化收获时间、调控关键基因表达以及改良栽培条件，可以有效提高EMF中类黄酮的含量，从而提升其作为功能性食品的市场竞争力。同时，研究团队还指出，某些类黄酮成分（如儿茶素、高异黄烷醇、山奈酚-7-O-葡萄糖苷等）具有较强的抗氧化、抗炎和抗癌活性，这些特性使得EMF在食品和医药领域具有广阔的应用前景。

本研究还通过代谢组分析揭示了EMF中11种主要的代谢物类别，其中类黄酮成分占比较高，且在不同收获时间点表现出明显的动态变化。例如，某些类黄酮成分（如黄酮醇）在EMF2时达到峰值，而在EMF6时则出现下降，随后在成熟阶段略有回升。这种动态变化模式可能与植物在不同生长阶段对环境胁迫的响应机制有关，例如干旱、紫外线辐射等环境压力可能通过激活某些代谢通路来促进类黄酮的合成。此外，研究团队还发现，EMF中某些代谢物（如酚类化合物）在不同收获时间点表现出显著的积累差异，这可能意味着这些代谢物在植物的生长发育过程中具有特定的功能。

在转录组分析中，研究团队发现，与类黄酮合成相关的基因在不同收获时间点的表达水平存在显著差异。其中，EmC4H和Em4CL等基因在EMF2时达到最高表达水平，而其他基因的表达则呈现出不同的模式。这表明，类黄酮的合成可能受到多个基因的协同调控，而不同基因的表达时间可能与类黄酮的合成阶段密切相关。例如，某些基因可能在类黄酮合成的早期阶段表达较高，而另一些基因则可能在后期表达增强，从而形成一个动态调控网络。

本研究还通过酵母单杂交实验验证了EmMYB5与Em4CL启动子的相互作用，为类黄酮合成的调控机制提供了直接证据。同时，研究团队还发现，EmMYB5可能通过与其他转录因子（如bHLH和WRKY）形成复合物来调节类黄酮合成相关基因的表达。这一发现为理解类黄酮合成的复杂调控网络提供了新的视角，也表明不同转录因子可能在类黄酮合成过程中发挥协同或拮抗作用。

综上所述，本研究通过整合多组学数据，揭示了E. mollis种仁中类黄酮合成的动态变化及其调控机制。研究结果不仅为该作物的生物强化提供了理论基础，也为未来开发高类黄酮含量的食品和药物提供了重要的基因靶点和代谢物线索。随着对类黄酮合成机制的进一步解析，E. mollis有望成为一种具有广泛应用前景的新型功能性植物资源，为人类健康和农业可持续发展做出积极贡献。