海棠果实形态生理与转录组综合分析揭示其营养特性及着色机制

为解析海棠果实颜色形成机制及营养差异，研究人员对9个新品种的形态、生理生化特征及基因表达模式进行多组学分析。发现花青素(Anthocyanin)是‘绿转红’(G to R)和‘紫转红’(P to R)品种主导色素，JA通过调控IAA和ABA协同影响着色过程，鉴定出DFR、ANS、UFGT等关键基因，并筛选出功能食品(JD/XH/YPQS)和观赏育种(QLYX/YZY/ZXZ)潜力品种，为海棠分子育种提供理论支撑。

　　

海棠作为苹果属植物的重要成员，其果实因丰富的营养和鲜艳色泽备受关注。然而长期以来，研究多集中于观赏价值，对颜色形成机制与营养功能关联的认识仍存在空白。随着市场对彩色景观植物需求增长，中国国家海棠种质资源库近年培育出多条颜色发育路径的新品种，为解析颜色差异的分子基础提供了理想材料。

扬州的国家海棠种质资源库研究团队选取9个代表性品种，按成熟期颜色变化分为‘绿转红’(G to R)、‘绿转黄’(G to Y)和‘紫转红’(P to R)三类。通过整合形态测量、生理生化检测和转录组测序技术，系统比较了不同颜色路径的差异特征。研究发现P to R路径品种颜色稳定性最高，而G to R路径变异最大，这与花青素(Anthocyanin)和叶绿素动态变化密切相关。关键调控因子分析显示，DFR(二氢黄酮醇4-还原酶)、ANS(花青素合成酶)和UFGT(UDP-葡萄糖类黄酮糖基转移酶)构成花青素合成的核心通路，其中DFR对维持红色表型具有持续作用。

激素互作网络分析揭示了JA(茉莉酸)通过降解JAZ蛋白激活bHLH转录因子，进而促进花青素积累的分子机制。值得注意的是，JA与IAA(吲哚-3-乙酸)、ABA(脱落酸)的协同作用在G to R转变阶段尤为关键。生理指标显示，深色果实具有更高含量的黄酮类活性物质，这与DFR、ANS等结构基因表达量呈正相关。基于综合评估，研究推荐JD、XH和YPQS作为功能食品开发优选品种，而QLYX、YZY和ZXZ则适合作为观赏育种亲本。

该研究首次从多组学角度阐明了海棠果实颜色分化的分子基础，建立了激素-基因-表型的调控网络模型。成果发表于《Journal of Food Composition and Analysis》，不仅为海棠分子设计育种提供了靶点基因，也为功能性水果开发提供了科学依据。未来研究可进一步验证DFR在维持红色表型中的具体作用机制，并探索不同颜色品种活性成分的保健功效差异。