两种墨西哥辣椒（Capsicum annuum L）品种在果实发育和成熟过程中的蛋白质组动态变化

《Journal of Proteomics》：Proteome dynamics of chilli pepper fruits during development and ripening from two Mexican cultivars of Capsicum annuum L

辣椒果实发育和成熟过程中蛋白质组动态研究：以墨西哥两个品种为例，采用质谱蛋白质组学技术分析从开花后10天到60天的发育阶段蛋白质表达变化，发现发育阶段是主导蛋白质组差异的主要因素，与色素（类胡萝卜素）和辣味成分（辣椒素）生物合成相关的酶类在成熟阶段显著上调，而光合相关蛋白下调，揭示代谢重编程对果实品质的关键调控作用。

　　### 红椒果实发育与成熟过程中的蛋白质动态变化研究

红椒（*Capsicum annuum* L.）是一种重要的经济作物，其果实不仅在烹饪中具有广泛的用途，还因其富含多种生物活性物质而备受关注。这些生物活性物质包括维生素C、类胡萝卜素、维生素E、黄酮类化合物以及辣椒素等，它们在人体健康和医药、化妆品等领域发挥着重要作用。因此，深入研究红椒果实的发育与成熟过程中蛋白质的变化，对于理解其品质、风味、颜色和营养成分的形成具有重要意义。

本研究聚焦于两种墨西哥红椒品种——“Criollo de Morelos 334”（CM334）和“Tampique?o 74”（TAM74），通过无标记定量（LFQ）的液相色谱-质谱联用（LC-MS）技术，分析了从果实初形成到成熟过程中的蛋白质动态变化。这项研究不仅揭示了果实发育过程中蛋白质丰度的复杂模式，还提供了关于不同品种之间遗传背景对蛋白质变化影响的见解。研究结果表明，果实发育阶段是影响蛋白质变化的主要因素，而品种差异的影响相对较小。这种现象可能反映了红椒果实发育过程中存在一种相对保守的成熟程序，该程序在不同品种中表现出相似的调控机制。

在果实发育的各个阶段，蛋白质的表达模式呈现出明显的动态变化。从果实初形成（10天后开花，DAA）到成熟绿色（MG）阶段（30天后开花），果实主要处于生长和发育过程中，此时蛋白质主要与初级代谢相关，包括碳水化合物、氨基酸和脂肪酸代谢等。随着果实进入成熟红色（MR）阶段（60天后开花），蛋白质表达逐渐转向与次级代谢相关的酶类，尤其是与类胡萝卜素和辣椒素合成有关的酶。这种转变与果实颜色由绿色变为红色以及果实风味的形成密切相关。

本研究通过蛋白质聚类分析和相对定量技术，揭示了蛋白质丰度变化的复杂性。蛋白质的表达模式在不同品种之间存在差异，尤其是在早期发育阶段和成熟阶段。例如，在CM334中，许多蛋白质的表达变化在40天后开花（DAA）时才显著，而在TAM74中，某些蛋白质的变化则在10天后开花（DAA）时已经显现。这种差异可能与两个品种在成熟时间上的不同有关，CM334的成熟过程相对较慢，而TAM74则表现出较快的成熟趋势。

进一步的蛋白质功能注释和基因集富集分析（GSEA）显示，蛋白质的动态变化与果实发育过程中的多种生理活动密切相关。例如，与光合作用相关的蛋白质在果实发育早期表现出较高的丰度，随后随着果实进入成熟阶段而显著减少。这与果实从一个以光合作用为主的器官转变为一个以色素积累和风味形成为主的器官的生理过程相吻合。此外，与淀粉合成相关的蛋白质在果实发育的某些阶段也表现出变化，这可能与果实成熟过程中淀粉的降解和转化为其他代谢产物有关。

在类胡萝卜素和辣椒素合成相关的蛋白质中，研究发现关键酶的表达模式在两种品种中呈现出相似的趋势，但在时间点上存在差异。例如，类胡萝卜素合成酶（CCS）在两种品种中均在果实成熟阶段（60天后开花）达到峰值，但TAM74在30天后开花时的表达水平较低，而CM344则在更早的阶段就开始积累。这表明，尽管两种品种在最终的类胡萝卜素积累上表现出相似的模式，但其合成过程的启动时间有所不同。这种差异可能与不同品种在成熟过程中的代谢调控机制有关。

此外，研究还发现，辣椒素和二氢辣椒素的含量在两种品种中呈现出不同的变化趋势。在CM334中，这两种化合物的含量在30天后开花时达到峰值，并在后续阶段保持较高水平，而在TAM74中，它们的含量则在30到60天后开花期间逐渐上升。这种差异可能与不同品种在辣椒素合成路径上的表达调控有关，从而影响其最终的辣度和风味特征。

通过分析不同发育阶段的蛋白质表达变化，本研究为理解红椒果实的分子机制提供了重要的线索。果实发育和成熟过程中，蛋白质的表达模式不仅反映了其代谢活动的变化，还揭示了不同品种之间的遗传差异。这些发现对于优化红椒品种的培育、提高果实品质以及深入研究其生物化学特性具有重要意义。此外，本研究还强调了蛋白质组学在作物研究中的重要性，特别是在揭示果实成熟过程中复杂的代谢调控网络方面。