通过对不同基因型和生长阶段的茎叶生菜进行转录组及代谢组分析，发现了萜类化合物成分的变化

《Plant Molecular Biology Reporter》：Transcriptome and Metabolome Profiling of Different Genotypes and Growth Stages in Stem Lettuce Reveals Changes in Terpenoid Components

本研究通过代谢组学和转录组学分析，揭示茎叶生菜中单萜烯和三萜烯的合成机制及基因调控网络，发现基因型与生长阶段特异性表达影响苦味物质积累，为品质调控提供理论依据。

　　

摘要

倍半萜和三萜是导致茎用莴苣（Lactuca sativa var. augustana）苦味的主要成分，不同叶色的品种之间苦味存在显著差异。为了研究苦味化合物的形成机制，本研究使用了两种茎用莴苣基因型：绿叶型（WS01）和紫叶型（WS06）作为实验材料。通过整合代谢组学和转录组学分析，我们系统地比较了这两个基因型在商业收获期和抽薹期萜类化合物生物合成的调控特征。基于UPLC-MS/MS的代谢组学分析鉴定出了33种萜类化合物，其中包括22种倍半萜和11种三萜。其中，倍半萜内酯乳香吡林（lactucopicrin）的含量最高，约占总萜类化合物含量的60%。比较分析显示，紫叶型基因型的总萜类化合物含量较高；然而，在商业收获期时，绿叶型基因型积累的倍半萜更多，而在抽薹期这一趋势发生了逆转。相比之下，三萜的积累模式则相反，这表明在生长过程中倍半萜和三萜的生物合成可能存在代谢竞争或拮抗调控。转录组学分析共检测到33,498个差异表达基因，其中2,387个为新基因。富集分析显示，有18个与萜类化合物生物合成相关的基因在“倍半萜和三萜生物合成”通路（ko00909）中显著富集，并表现出基因型和发育阶段的特异性表达模式。这些基因在商业收获期时主要在绿叶型基因型中上调，在抽薹期时主要在紫叶型基因型中上调，表明不同基因型之间的萜类化合物代谢调控存在时空差异。冗余性分析表明，ACAT1基因与倍半萜和三萜的含量呈负相关，而FDPS2基因则表现出正向调控作用。qRT-PCR验证进一步证实了转录组学结果的可靠性。本研究揭示了茎用莴苣中萜类化合物代谢的分子调控网络，并为基因型间苦味差异提供了潜在的机制基础。这些发现为萜类化合物生物合成的定向调控、品质提升以及茎用莴苣的更好利用提供了理论依据和关键遗传靶点。