不同砧木嫁接对柑橘'Chachi'生物活性黄酮类化合物积累的分子机制研究

本研究通过多组学分析揭示了不同砧木嫁接对柑橘'Chachi'（CRC）果皮黄酮类化合物（如PMFs、flavanones）积累的调控机制。研究人员发现Poncirus trifoliata（ZK）砧木显著提升总黄酮含量，并鉴定出关键基因（Cr4CL4、CrCHS2等）及转录因子CrMYB15的正向调控作用。该研究为优化药用柑橘品质提供了分子靶点和实践策略，发表于《Industrial Crops and Products》。

　　

柑橘作为兼具食用和药用价值的重要经济作物，其品质受砧木嫁接显著影响。其中，柑橘'Chachi'（CRC）是传统中药"陈皮"的原料，其药效核心成分黄酮类化合物（如hesperidin、nobiletin）的含量直接决定药用价值。然而，不同砧木如何调控CRC黄酮合成的分子机制尚不明确，制约了优质药用柑橘的定向培育。

针对这一科学问题，广西壮族自治区的研究团队在《Industrial Crops and Products》发表研究，通过代谢组与转录组联合分析，系统解析了三种砧木（Poncirus trifoliata-ZK、Citrus limon-TNM和CRC自嫁接-BZ）对CRC果皮代谢物的影响。研究采用UPLC-MS/MS技术检测1276种代谢物，结合RNA-seq筛选差异表达基因，通过qRT-PCR验证和果实瞬时转化实验验证关键调控因子。

3.1 嫁接砧木显著改变CRC代谢谱
代谢组分析显示ZK砧木使总黄酮含量提升14.61%，且特异性增加5-demethylnobiletin等PMFs（多甲氧基黄酮）；而TNM砧木则显著降低nobiletin含量（45.94%）。K-means聚类将527种差异代谢物分为三类，其中ZK组富含黄酮（123/202），印证其提升药用品质的潜力。

3.2 黄酮合成通路基因的差异表达
转录组分析发现，ZK砧木中黄酮骨架合成基因（Cr4CL4、CrCHS2等）及修饰酶基因CrOMT4表达显著上调，与PMF积累呈强正相关（r>0.99）。值得注意的是，尽管CrOMT3/4/5均参与PMF合成，仅CrOMT4表达与产物含量显著相关，暗示MITE转座子可能通过表观遗传调控其他成员。

3.5 CrMYB15的正向调控作用
通过共表达网络筛选出3个R2R3-MYB转录因子，其中CrMYB15在ZK砧木中表达最高。瞬时过表达实验证实，CrMYB15能激活CHS、FNS等基因表达，使柑橘果皮中pterosupin（查尔酮）、hesperetin（黄烷酮）等23种黄酮含量显著增加（p<0.05），首次明确其作为黄酮合成核心调控因子的功能。

该研究不仅阐明砧木通过调控PAL-4CL-CHS-FNS等苯丙烷代谢途径（phenylpropanoid pathway）影响黄酮积累的分子机制，还发现ZK砧木可协同提升PMFs和terpenoids（如limonin）含量，为开发抗代谢综合征的功能性陈皮提供了理论依据。研究提出的"砧木-代谢物-转录因子"调控模型，为中药材品质定向改良提供了新思路，具有重要的农业应用价值和科学意义。