榴莲果实成熟过程中淀粉与糖代谢的动态调控机制及分子网络解析

本研究针对榴莲(Durio zibethinus L.)果实成熟过程中淀粉/糖代谢机制不明的科学问题，通过整合转录组学与代谢组学技术，系统揭示了Monthong品种发育与成熟阶段关键基因(DzAPL1/DzAMY等)的表达模式与代谢物动态变化。研究发现淀粉积累期与DzAPS2等合成基因上调相关，而成熟期淀粉降解伴随DzBAM1等基因激活；蔗糖作为主要糖类受DzSPS1/DzSUC2等基因协同调控。该成果为热带水果品质改良提供了分子靶点，发表于《Food Bioscience》。

　　

作为东南亚最具经济价值的热带水果，榴莲独特的香气与口感背后隐藏着复杂的代谢调控网络。尽管淀粉和糖类对果实风味形成至关重要，但关于榴莲成熟过程中碳水化合物代谢的分子机制长期处于研究空白。泰国作为全球最大榴莲出口国，其主栽品种Monthong的采后品质控制面临重大挑战——淀粉如何转化为糖分？哪些基因主导这一过程？这些问题直接关系到果实商品化价值的提升。

来自朱拉隆功大学的研究团队通过整合多组学技术，首次绘制了榴莲果实发育至成熟全周期的代谢图谱。研究选取泰国东部果园的Monthong和Chanee品种，采集5个关键生长阶段的果肉样本，采用Illumina测序平台构建转录组文库，结合高效液相色谱(HPLC)定量淀粉/糖含量。通过参考基因组比对和qPCR验证，系统解析了代谢通路关键基因的表达模式。

动态变化规律揭示代谢转换节点
淀粉含量检测显示，Monthong品种成熟期淀粉占干重50%以上，但采后7天内骤降80%。与之对应的是DzAPL1(ADP-葡萄糖焦磷酸化酶)等合成基因在发育期高表达，而DzAMY3(α-淀粉酶)等降解基因在成熟期激活。这种"此消彼长"的转录调控模式解释了榴莲后熟过程中淀粉快速水解的现象。

蔗糖代谢网络的核心调控元件
研究发现蔗糖始终是果肉主要糖分，其积累受DzSPS1(蔗糖磷酸合成酶)和DzSPS4正向调控，而DzINV(转化酶)和DzSuSy(蔗糖合成酶)促进其分解。特别值得注意的是，蔗糖转运蛋白基因DzSUC2和SWEET家族成员DzSWEET10在早熟品种Chanee与晚熟品种Monthong中呈现相似表达模式，暗示该调控模块在榴莲属中可能具有保守性。

代谢通路与品质形成的分子关联
淀粉合成通路中，DzSS1(淀粉合成酶)与DzSBE2(淀粉分支酶)协同控制支链淀粉比例；降解通路中DzBAM1(β-淀粉酶)将寡糖转化为麦芽糖的特征活性，解释了成熟果肉中麦芽糖的阶段性积累。这些发现为理解榴莲特有的"软糯"质地提供了分子依据。

该研究不仅填补了榴莲碳水化合物代谢研究的空白，更建立了从基因到表型的完整调控网络。发现的DzSWEET10等关键转运基因为采后保鲜技术开发提供了新靶点，而淀粉合成酶基因DzSS1的时空特异性表达模式可指导最佳采收期判断。这些成果对东南亚地区榴莲产业提质增效具有重要实践价值，也为其他热带水果代谢研究提供了范式参考。