多组学解析‘Queen Nina’葡萄风味动态特征及酯类挥发性物质调控机制

为解决葡萄品种‘Queen Nina’风味形成机制不明的问题，研究人员通过整合生理指标、代谢组和转录组数据，系统分析了6个发育阶段的糖、酸、氨基酸及55种香气物质动态变化，首次构建基于OAV值的风味雷达图，鉴定出5种成熟标志性挥发物（如2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)-呋喃酮），并发现LOX/HPL/ADH/AAT通路参与酯类合成，首次揭示CXE基因家族在酯类分解中的作用，为葡萄风味改良提供分子靶点。

　　

葡萄作为全球重要的经济作物，其风味品质直接影响消费者偏好和市场价值。‘Queen Nina’作为兼具草莓、奶油和红酒香气的特色品种，虽广受欢迎，但其风味物质动态变化规律及分子调控机制始终是未解之谜。此前研究多集中于酿酒葡萄的单萜类物质，对鲜食葡萄中酯类等关键香气成分的合成与降解机制知之甚少，这严重制约了风味定向育种技术的开发。

为解决这一科学问题，中国农业科学院郑州果树研究所的研究团队开展了系统性研究。通过整合生理指标测定、代谢组学和转录组学技术，首次绘制了‘Queen Nina’从发育到采后的完整风味图谱，相关成果发表在《Food Chemistry: Molecular Sciences》。研究采用高精度HPLC定量糖酸组分，结合HS-SPME-GC-MS鉴定挥发性物质，并运用WGCNA构建基因共表达网络，同时通过qRT-PCR验证关键基因表达模式。

3.1 果实发育轨迹重建
通过监测单果重、纵横径等指标，发现DAF105为成熟关键期，此时糖酸比达峰值31.19，建立了"膨大-糖积累-酸降解-采后失水"的标准发育模型。

3.2 糖酸代谢特征
成熟期果糖(87.10 mg/g)和葡萄糖(79.40 mg/g)含量相当，酒石酸(4.18 mg/g)占有机酸主导，低柠檬酸特性使其风味更优。

3.3 氨基酸动态
PCA分析显示DAF45氨基酸总量最低，苦味氨基酸在DAH3达峰。Cys含量超越感官阈值，其余氨基酸可能作为香气前体。

3.4 酯类主导的香气特征
鉴定出18种酯类占成熟期挥发物55%，通过OAV值构建的风味雷达图揭示草莓、奶油等10种香型特征。K-means聚类筛选出苯乙醛等5种成熟标志物，其中2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)-呋喃酮(OAV>123)贡献突出。

3.5 酯类代谢双途径调控
转录组发现LOX3、ADH3等29个基因参与α-亚麻酸/亚油酸代谢通路，AAT4(VitviT2T_002789)与酯类合成正相关。创新性发现CXE11(VitviT2T_001357)可能通过水解作用导致采后酯类流失，qRT-PCR验证其表达与酯含量负相关。

该研究首次阐明‘Queen Nina’风味物质的时间维度变化规律，建立的OAV风味评价模型为品种鉴定提供新标准。特别是发现酯类"合成-分解"的双向调控机制，突破传统仅关注生物合成的局限，为通过基因编辑同时增强合成酶（如AAT）和抑制酯酶（如CXE）的协同育种策略奠定理论基础。研究揭示的5种成熟标志物可应用于采收期智能判断，而CXE家族的发现为采后保鲜技术开发提供全新靶点，对提升鲜食葡萄产业价值具有重要实践意义。