整合代谢组学和转录组学分析揭示了调控不同形状丝瓜品种果实品质的关键通路

《Plant Molecular Biology Reporter》：Integrated Metabolomic and Transcriptomic Analysis Reveals Key Pathways Regulating Fruit Quality in Luffa Varieties with Distinct Shapes

本研究以形态差异显著的泡瓜品种‘S’和‘L’为对象，通过代谢组学和转录组学分析发现，两者在苯丙素合成和淀粉蔗糖代谢途径的基因表达及关键代谢物水平上存在显著差异，揭示了果实形态与品质调控的分子机制，为遗传改良提供新靶点。

　　

摘要

丝瓜（Luffa cylindrica (L.) Roem.）是一种具有多种果实形态的宝贵蔬菜作物，然而不同果实形态之间的代谢物差异及其背后的分子机制仍知之甚少。在本研究中，我们结合了形态学、代谢组学和转录组学分析方法，研究了两种形态和大小差异显著的丝瓜品种——“S”和“L”的生长动态、代谢物谱以及基因表达模式。“L”品种的最大长度是“S”品种的2.2倍，而“S”品种的直径则是“L”品种的2.4倍。代谢组学分析共鉴定出1,835种代谢物，这些代谢物分布于13个不同的类别中，显示出两种品种之间的显著差异。研究共检测到470种差异积累的代谢物（DAMs），其中苯丙素生物合成途径以及淀粉和蔗糖代谢途径表现出显著的富集现象。转录组学分析发现了4,456个差异表达基因（DEGs），这些基因同样在相关代谢途径中发生了显著变化。在“L”品种的果实中，与苯丙素相关的基因表达增强与黄酮类化合物的积累增加有关；而在“S”品种的果实中，INV、glgC和CELB基因的表达上调与D-蔗糖和D-海藻糖含量的升高相关。本研究为调控丝瓜果实品质的分子机制提供了新的见解，并指出了遗传改良的潜在靶点。