揭秘人工授粉对猕猴桃成熟与采后软化的调控机制：生理代谢组与蛋白质组的多维解析

为解决人工授粉(ART)对猕猴桃产量与采后品质的潜在影响，希腊研究团队通过生理学、代谢组学和蛋白质组学技术，系统比较了人工授粉与开放授粉(OF)对猕猴桃果实成熟和采后贮藏特性的影响。研究发现，ART显著提高坐果率和种子数量，但加速果实软化并改变碳代谢流向有机酸合成，同时降低酯类挥发物和多酚含量。该研究为优化授粉策略以平衡产量与品质提供了重要理论依据。

　　

猕猴桃作为典型的雌雄异株作物，其果实发育高度依赖授粉效率。然而，气候变化导致的传粉昆虫减少，使得人工授粉技术在猕猴桃种植中的应用日益广泛。尽管人工授粉能显著提高产量，但其对果实采后品质的影响机制尚不明确，特别是对成熟调控、风味物质积累和贮藏特性的潜在影响缺乏系统研究。针对这一科学问题，希腊的研究团队在《Postharvest Biology and Technology》发表了创新性研究，通过多组学技术揭示了授粉方式对猕猴桃生理和分子层面的深远影响。

研究采用生理指标测定、GC-MS代谢组学、LC-MS/MS蛋白质组学和qRT-PCR等技术，以商业栽培的‘Hayward’猕猴桃为材料，对比分析了人工授粉(ART)与熊蜂辅助开放授粉(OF)的差异。实验设置包括采收期、短期(45天)和长期(90天)冷藏后的采后成熟阶段，对果皮、胎盘和种子组织进行多维度检测。

3.1 授粉技术对采收期猕猴桃生理特性的影响
研究发现ART使坐果率提高20%，单果种子数增加152粒，果实重量增加7.8克，但可溶性固形物(SSC)降低6.5%，而可滴定酸(TA)升高12.8%。代谢组显示ART果实中柠檬酸(CIT)和苹果酸(MAL)等有机酸增加，而果糖、葡萄糖等糖类物质减少，表明碳流向从糖合成转向有机酸代谢。

3.2 采后成熟期间的生理变化
在采后成熟过程中，ART组表现出更快的软化速率，其果皮和胎盘硬度分别降低15.3%和16.3%。乙烯产量显著增加(最高26.2%)，同时淀粉降解相关基因β-淀粉酶(BAM)表达下调，而细胞壁降解酶多聚半乳糖醛酸酶(PG)和β-半乳糖苷酶(b-GAL)表达上调。

3.3 代谢重编程特征
共鉴定106种差异代谢物，其中ART组酯类物质(如丁酸乙酯)减少50%以上，而己醛(HXAN)等醛类增加2倍。酚类物质中表儿茶素和原花青素B2含量显著降低，与苯丙氨酸解氨酶(PAL)基因表达下降相关。

3.4 蛋白质组调控网络
蛋白质组发现ART诱导热激蛋白(HSPs)和谷胱甘肽-S-转移酶(GSTs)显著上调，而14-3-3信号蛋白和木质素合成关键酶肉桂醇脱氢酶(CAD)下调。加权基因共表达网络分析(WGCNA)进一步揭示L-鸟氨酸生物合成途径(GLUTORN-PWY)是受ART影响最显著的代谢通路。

该研究首次系统阐明了授粉方式通过调控种子发育影响猕猴桃的激素信号网络，进而改变碳分配模式和应激响应机制。人工授粉虽然提高产量，但会导致碳代谢偏向有机酸合成、加速细胞壁降解、降低风味物质积累，这些发现为制定兼顾产量与品质的精准授粉策略提供了分子依据。研究提出的"授粉-种子-激素-代谢"调控模型，为其他园艺作物的采后生物学研究提供了新范式。