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本文聚焦咖啡特殊代谢相关基因功能基因组学。阐述咖啡作为重要作物，其特殊代谢产物多样。借助组学技术分析代谢通路，还对比咖啡和番茄进行跨物种研究，为咖啡代谢工程和作物改良提供方向。
咖啡作为特殊代谢物研究的新兴模型
咖啡（茜草科）是全球经济价值极高的作物之一，它富含生物活性特殊（次生）代谢物，在人类健康领域应用广泛，比如能预防心血管疾病（CVD） 。在咖啡属的 125 个物种里，仅有阿拉比卡咖啡（Coffea arabica）和罗布斯塔咖啡（Coffea canephora）这两种被大量种植用于商业生产。其中，阿拉比卡咖啡是异源四倍体物种（2n = 4x = 44）。
理解咖啡植物中特殊代谢物的结构差异
目前，基于质谱（MS）和串联质谱（MS/MS） 文库的自动峰注释方法取得显著进展，像 MS-DIAL、METLIN、SIRIUS、NetID、PMHub 和 MetDNA 等。此外，诸如 MetaboAnalyst、MetMiner 和 XCMS-METLIN 等用于代谢组学数据处理、分析和解释的统一平台也不断涌现，这些都为解决特殊代谢物数量少的问题提供了可行途径。
通过代谢组学辅助通路优化进行功能基因组学研究
功能基因组学，尤其是在特殊代谢领域，重点研究近期进化的基因组区域，物种特异性特殊代谢产物可能在此区域产生。这与植物初级代谢中进化上更保守的通路有所不同。在这些区域，串联基因重复现象极为普遍，它们可能通过单核苷酸多态性等多种基因修饰实现新功能化。
咖啡和番茄 —— 迈向跨物种整合组学
尽管咖啡和番茄都具有重要经济价值，且在选育供人类食用方面有着相似历程，但番茄（Solanum spp.）拥有海量公开可用的基因组、转录组和代谢组资源，涵盖野生品种、不同组织、发育阶段以及应激反应等数据集，相比之下，咖啡的相关资源则少得多。作为果实组学研究的主要模式作物，对番茄进行大规模分子层面研究积累了丰富数据，这对研究咖啡具有重要参考意义。跨物种比较组学和多组学整合分析，特别是与番茄这类在系统发育上相关的物种进行对比，有助于深入了解咖啡保守和差异的代谢结构。
结论与展望
在这篇综述中，对咖啡特殊代谢物的研究现状进行了全面概述，涵盖其化学多样性的最新进展。咖啡因富含对健康有益的生物活性化合物，是极具价值的粮食作物。本研究的功能基因组学工作流程旨在：其一，阐释咖啡中特殊多酚的化学多样性；其二，通过整合组学方法优化特殊代谢的生物合成框架，进而为咖啡代谢工程和作物改良提供有力支持，未来有望进一步挖掘咖啡特殊代谢的潜力，推动咖啡产业发展。
